Монодисперсный коллоидный водный раствор ионов серебра, обладающий антимикробным и антитоксическим действием (варианты), и способы их получения

Монодисперсный коллоидный водный раствор ионов серебра, обладающий антимикробным и антитоксическим действием (варианты), и способы их получения

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к области нанотехнологий и нанохимии, а точнее к цитратам металлов, обладающих одновременно антимикробным и антитоксическим действием, и может быть использовано в парфюмерной, пищевой промышленности, в медицине, в сельском хозяйстве, в биологии и в других различных областях науки, промышленности и экологии.

В настоящее время наноструктурные металлические частицы получают физическим и химическим методами, в т.ч. фотохимическим, радиационно-химическим, электрохимическим, биохимическим методами [Помогайло А.Ф. Полимериммобилизированные наноразмерные и кластерные частицы. - Успехи химии, 1997, т. 66, №8, - С. 750; Ревина А.А., Егорова Е.М. Радиационно-химическая наноструктурная технология синтеза стабильных металлических и биметаллических кластеров. Тезисы докладов международной конференции «Передовые технологии на пороге XXI века», ICAT 98, М., 1998, ч. II, - С. 411; Пилени М. и др. Наноструктурные частицы в коллоидных системах. - Лангмюр, 1997, т. 13, - С. 3266; Сергеев Г.Б. Нанохимия: учебное пособие / Г.Б. Сергеев. - 3-е изд. - М.: КДУ, 2009. - 336 с.: ил.; Рамбиди Н.Г. Физические и химические основы нанотехнологий / Н.Г. Рамбиди, А.В. Березкин. - М.: ФИЗМАТЛИТ, 2008. - 456 с.; Суздалев И.П. Нанотехнология: физико-химия нанокластеров, наноструктур и наноматериалов / И.П. Суздалев. - М.: Ком. Книга, 2006. - 597 с.

Частицы вещества в диапазоне нанометрового размера 2-100 нм меняют свои химические, физические и биологические свойства, параметры которых имеют важное прикладное значение.

Использование характерных особенностей веществ с размерами частиц менее 0,1 нанометров создает дополнительные, совершенно новые возможности для создания технологических приемов и средств, связанных с материаловедением, химией, физикой, биологией, медициной и многими другими областями науки и техники.

В настоящее время в связи с развитием явления антибиотико-резистентности микробов вновь наблюдается усиление интереса к разработке и созданию различного рода препаратов коллоидного серебра с использованием по размерности частиц серебра включительно в виде коллоидных растворов ионов серебра, меди, золота и др. активных металлов или их бинарных составов, например, ионов серебра и меди. [Электронный ресурс / Универсальное антибактериальное средство для дезинфекции на основе серебра и меди: суперконцентрат SumerSil^® // - Режим доступа: http://organic-silver.com/, или organic-silver.com/index/…копия]

Созданные такого рода препараты на основе коллоидного серебра находят широкое применение в медицине как антисептические средства наружного применения уже более 100 лет. На протяжении всего этого времени продолжается совершенствование составов и способов их получения.

Известны соединения серебра с гистидином, триптофаном и аргинином по реакции комплексообразования [А.С. Казаченко, Е.В. Леглер, О.В. Перьянова и др., Хим.-фарм. журн., 34(5), 34-35, 2000, Е.В. Леглер, А.С. Казаченко, В.И. Казбанов и др., Хим.-фарм. журн., 35(9), 35-36, 2001] с содержанием серебра 40-50%.

Эти соединения проявляют антимикробную активность в отношении Staphyllococcus aureus, Candida albigans, Bacillus subtilis и некоторых других бактерий. Однако указанные производные обладают известными недостатками:

- плохо растворимы в воде (0,1%);

- нерастворимы в щелочах, кислотах, органических растворителях и растворяются только в растворах аммиака и хлорида натрия;

- наличие аминокислот в составе может вызывать побочные негативные воздействия;

- серебро в них связано с органическим лигандом в виде комплекса.

Взаимодействием полиакриловой кислоты с нитратом серебра получены ее серебряные производные (аргакрил) [М.Г. Воронков, А.С. Коган, Л.М. Антоник и др. Антибактериальные и гемостатические свойства серебряных солей полиакриловой кислоты. Хим.-фарм. журн., 36, №2. 2002. - С. 27-29, Патент РФ №2220982], содержащие от 1 до 10% серебра. Они подавляют рост Escherichia coli, Bacillus cereus, Staphyllococcus aureus и некоторых других грамположительных и грамотрицательных бактерий.

При этом серебряные соли полиакриловой кислоты имеют:

- чрезвычайно высокую молекулярную массу 3-10 миллионов;

- высокую вязкость;

- размеры частиц неизвестны.

Кроме того, присутствие в коллоидных растворах неионизированных форм серебра, обладающих меньшей бактерицидной активностью по сравнению с ионизированными формами серебра, приводит к снижению их биологической активности.

Для повышения биологической активности препаратов в качестве ионизированной формы используются водорастворимые соли, в частности нитрат серебра.

Недостатки использования нитрата серебра связаны с низкой стабильностью за счет образования катионами серебра малоактивных нерастворимых соединений со многими неорганическими и органически соединениями.

Известен способ получения растворов ионизированного серебра с помощью электролиза [Кульский Л.А. Серебряная вода. - Киев: Наукова думка. 1983]. При проведении электролиза в качестве анода используют серебряный электрод, на котором происходит окисление серебра с последующим переходом катиона серебра в раствор.

Однако образцы серебряной воды, получаемые при использовании в качестве водной среды питьевой воды, нестойки и утрачивают свою бактерицидную активность за счет образования катионами серебра малоактивных нерастворимых соединений с хлоридами и сульфатами.

Для повышения стабильности водных бактерицидных композиций, получаемых электролитическим способом, электролиз ведут в присутствии неорганических азотной [патент RU 2130964, C11D 3/04, опубл. 27.05.1999], серной [патент RU 2000109478, C02F 1/50, опубл. 20.02. 2002] или фосфорной [патент RU 2197270, A61L 2/238, опубл. 01.27.2003] кислот, а также органических пищевых лимонной или уксусной кислот [патент RU 2125971, C02F 1/50, опубл. 10.02.1999].

Недостатками приведенных способов получения бактерицидных композиций путем электролиза в присутствии неорганических кислот и органических пищевых кислот является зависимость бактерицидной активности от состава используемой обеззараживаемой среды, а также снижение бактерицидной активности композиций, наблюдаемое при кислых значениях рН. Для повышения бактерицидной активности электролизных водных растворов ионизированного серебра, получаемых в присутствии кислоты, необходима ее нейтрализация щелочными реагентами.

В [патенте RU 2281107, A61K 33/38, A61L 2/16 C02F 1/50, опубл. 10.08.2006] описан бактерицидный раствор на основе ионизированного серебра, который получают с использованием серебряных электродов и водного раствора, содержащего аминокислоту, преимущественно глицин, и аммиак в соотношении компонентов, масс. %: 0,1-5,0 к 0,002-0,055, остальное - вода.

Изобретение относится к бактерицидным композициям на основе серебра, получаемым электролизом, которая может быть использована для обеззараживания предметов бытового и медицинского назначения, кожных покровов, а также для создания лекарственных средств.

Присутствие аммиака увеличивает рН раствора и, как следствие, повышается бактерицидность композиции, благодаря получению высококонцентрированного раствора ионов серебра, который для получения значительного антибактериального эффекта может быть значительно разбавлен. Значение рН получаемого раствора находится в пределах от 7,9 до 9,2. При необходимости препарат нейтрализуют до рН 6,9-7,1 разбавленной кислотой, например 2%-ной уксусной кислотой.

Известен способ получения наноструктурных металлических частиц путем восстановления ионов металла в водном растворе [Бутенко А.В. и др. Ц. Физ. Д. Атомы, молекулы и кластеры, 1990, т. 17, - С. 283]. В известном способе в качестве восстановителя используют гидразин и водород.

Основным недостатком известных способов является малая стабильность получаемых с его помощью наноструктурных металлических частиц, из-за чего необходимо использовать органические стабилизаторы, что усложняет структуру частиц, а также затрудняет их практическое применение. Кроме того, получение наноструктурных металлических частиц указанным способом необходимо производить в атмосфере инертного газа или при вакуумировании, что удорожает конечный продукт.

Известны лекарственные бактерицидные препараты на основе неионизированного металлического серебра (колларгол и протаргол) и оксида серебра (протаргол), получаемые химическим методом.

Для повышения биологической активности эти препараты стабилизированы гидролизатами казеина (колларгол), гидролизатами желатины (протаргол), поливинилпирролидоном (повиаргол), природным полисахаридом арабиногалактаном [М.Д. Машковский. Лекарственные средства. Т. 2, Новая волна, М., 2000]. Препараты хранятся в сухом порошкообразном состоянии и используются в виде коллоидных растворов, получаемых после их диспергирования в воде. Повиаргол [Патент РФ №2088234. 1997. БИ №24. Водорастворимая бактерицидная композиция и способ ее получения. В.В. Копейкин, Е.Ф. Панарин, Ю.Г. Сантурян, З.А. Пашникова, Е.Ф. Прохода, Т.И. Будникова. Государственный реестр лекарственных средств России, рег. №97/167/7] содержит в своем составе нанокластеры нуль-валентного металлического серебра с размерами 2-4 нм. Поли-N-винилпирроолидон-2 выступает в заявленном способе не только как стабилизатор коллоидного серебра, но и как реагент, участвующий в восстановлении за счет своих концевых альдегидных групп.

Препарат легко растворяется в воде с образованием коллоидного раствора, сохраняющего агрегативную устойчивость в течение от 0,5 до 6,0 месяцев. Препарат разрешен к серийному производству и медицинскому применению в качестве бактерицидного средства. Однако способ получения этого средства:

- трудоемок и требует больших энергозатрат, поскольку технология производства предусматривает распылительную сушку, и не предусматривает получение монодисперсных коллоидных водных растворов ионов серебра, обладающих антимикробным и антитоксическим действием;

- имеет ограничение сырьевой базы;

- синтетический полимер увеличивает стоимость препарата;

- препарат быстро выводится почками (80% за 4 часа).

Кроме того эти препараты из-за наличия в их составе белков непостоянного состава обладают аллергическим действием и не поддаются строгой стандартизации.

Известны комплексы анионных полисахаридов с серебром [GB 2392913. Cullen В.М., Addison D., Greenhaigh D., Essler A.A complex of an anionic polysaccharide with silver.], представляющие из себя соли, сформированные из катиона серебра и анионных полисахаридов - альгинатов, гиалоуронатов, пектинов, производных целлюлозы и др.

Также известны покрытия для ран, содержащие в качестве антисептика, наряду с другими, и коллоидное серебро или соль серебра, а из полисахаридов растительного происхождения используются альгинаты, пектины, производные целлюлозы [Патент RU 2193896. Гаврилюк Б.К., Гаврилюк В.Б. Покрытие для ран. 10.12.2002], а также покрытия, включающие в виде полисахаридного компонента гиалуронан, а в качестве антибиотика - ионы серебра [US 2002/0068093. Trogolo J.A., Johnston J.B., Pastecki E.A., Pervin E., Stahl A., Hyman M. Bi-laminar, hyaluronan coatings with silver-based anti-microbial properties. 06.06.2002]. Все эти бактерицидные комплексы содержат серебро в ионном виде, но в последнее время предпочтение отдается наиболее эффективным серебросодержащим ультрадисперсным и коллоидным системам, обеспечивающим более высокую бактерицидную активность [Благитко Е.М., Бурмистров В.А., Колесников А.П., Михайлов Ю.И., Родионов П.П. Серебро в медицине. Новосибирск: Наука-центр, 2004, - 256 с. ].

Разработанные в последнее 10-летие нанотехнологии позволяют получать сверхчистые карбоксилаты металлов по реакции взаимодействия наночастиц металлов, наночастиц оксидов металлов и наночастиц гидроксидов металлов непосредственно с карбоновой кислотой [Патент Украины на полезную модель 39392, МПК С07С 51/41, C07F 5/00, C07F 15/00, С07С 53/126 (2008.01), С07С 53/10 (2008.01), A23L 1/00, В82В 3/00, опубл. 2009. 25.02].

Однако и они имеют целый ряд недостатков и для получения монодисперсных коллоидных водных растворов ионов серебра, обладающих антимикробным и антитоксическим действием, требуют серьезного совершенствования.

В этом направлении известен целый ряд технических решений, которые можно принять в качестве аналогов заявляемого технического решения.

Известен ацетат палладия (II), который содержит примеси нитрат-ионов вследствие использования при его получении азотнокислого раствора палладия [Патент РФ №2288214, МПК С07С 53/10 (2006.01), C07F 15/06 (2006.01), опубл. 2006.11.27].

Его недостатком является низкая экологическая чистота продукта из-за присутствия нитрат-ионов.

Известны соединения железа для обогащения пищевых продуктов, полученные путем взаимодействия источников двух- или трехвалентного железа, фосфата и аммония [патент РФ 2266688, МПК 7 A23L 1/30, A23L 1/304, A23L 2/52, А23С 9/152, опубл. 2005.12.27].

Источниками двух- или трехвалентного железа может быть какая угодно соль двух- или трехвалентного железа, например, сульфат, хлорид, нитрат, ацетат. Самое важное - использовать сульфат двух- или трехвалентного железа. Источником фосфатов может служить какая-нибудь пищевая соль ортофосфатов, так же как и фосфорная кислота, или их смеси. Источником аммония может служить какой-нибудь пищевой источник аммония, преимущественно гидроксид аммония.

Недостатком является то, что полученные соединения железа содержат примеси сульфатов, хлоридов, нитратов и др., которые могут отрицательно влиять на организм человека и их присутствие нежелательно в пищевых продуктах.

Известен цитрат аммония-железа зеленый, полученный из сульфата железа путем взаимодействия с гидроксидом аммония [Патент US №2644828, кл. С07С 59/265, опубл. 1953.07.07]. Осадок гидроксида железа, который выпал, промывают дистиллированной водой до отсутствия сульфатов. К промытому гидроксиду железа добавляют раствор лимонной кислоты. Смесь нагревают в течение 60-75 минут и потом фильтруют. Фильтрат концентрируют. Добавляют гидроксид аммония до рН=6,05. Раствор концентрируют и охлаждают. Кристаллизация завершается за 4 дня. Зеленые кристаллы цитрата аммония-железа центрифугируют, промывают спиртом и сушат при 105°C. Получают цитрат аммония-железа зеленый с содержанием железа 14,7%.

Недостатком является загрязненность продукта сульфатами, присутствие которых в готовом продукте ограничивает его применение в пищевой и медицинской промышленности.

Известен цитрат аммония-железа зеленый, полученный взаимодействием источника железа - стальной стружки, окисленной в растворе азотной и лимонной кислот, с гидроксидом аммония в присутствии воды [Новинюк Л.В. Цитраты аммония-железа - эффективные источники биодоступного железа. Ж. Пищевые ингредиенты, сырье и добавки. - 2007. №1. - С. 40]. Соотношение между твердой и жидкой фазой составляет 1:4.5, выход продукта составляет около 92%.

Недостатком является загрязненность продукта нитратами, поскольку используется концентрированная азотная кислота.

Известен цитрат аммония-железа зеленый, который используется в качестве пищевой добавки Е381 [Патент России N° 2377929, МПК A23L 1/30 (2006.01), A23L 1/304 (2006.01), опубл. 2010.10.01].

Недостатком является большое количество примесей (сульфатов) - до 0,3%.

Известен цитратный комплекс серебра, который представлен формулой вида: K₂C₆H₅O₇Ag [Patent US N° 6,838,095. Ionic silver complex. International Class: A61K 31/19 (20060101); A61K 31/28 (20060101); A61K 47/00 (20060101); A61K 31/185 (20060101). January 4, 2005; http://www. silver100.com/productinfo.pdf].

Недостатком известного карбоксилата серебра является низкое содержание в нем основного металла (серебра) и наличие в большом количестве примеси щелочного металла (калия).

Известен сверхчистый водный раствор карбоксилата металла общей формулы вида (RCOO)nMe, где Me - металл, RCOO - карбоксил- анион, n=1, 2, 3, полученный взаимодействием металла, оксида металла или гидроксида металла с карбоновой кислотой в водном коллоидном растворе. При этом содержание хлорид-, нитрат- и сульфат-ионов не превышает 0,000001 мас. %, при этом металл, оксид металла и гидроксид металла находятся в коллоидном растворе в виде наночастиц металла, наночастиц оксида металла и наночастиц гидроксида металла, полученных путем абляции металлических гранул в воде, а отношение массы карбоксилата металла к массе наночастиц составляет величину не менее 1000 [Патент Украины на полезную модель N 23550, МПК B22F 9/14 (2007.01), опубл.. 2007. 25.05. Бюл. 7].

Недостатком описанного продукта является низкое качество карбоксилата, обусловленное тем, что в нем не регламентируется значение рН раствора, что может приводить к нарушению стойкости водного раствора карбоксилата и к появлению наночастиц в растворе с размером более 2,0 нм, особенно в растворах карбоксилатов меди и благородных металлов, что так же сказывается и на экологической чистоте конечного продукта.

Известен сверхчистый водный раствор карбоксилата металла [патент UA 39397 (U). WO 2011119128 А1, Международная классификация B82Y 5/00, С07С 59/265, С07С 51/41, C01G 9/00.

Совместная классификация C01G 1/02, С07С 51/41, B82Y 5/00.

Индекс по европейской классификации C01G 1/02, B82Y 5/00, С07С 51/41. Опубл. 22.03.2011].

В основу этого изобретения поставлена задача повышения качества карбоксилата и его экологической чистоты за счет использования для взаимодействия с карбоновой кислотой и получения раствора карбоксилата металла наночастиц металла, наночастиц оксида металла и наночастиц гидроксида металла, которые приобрели повышенную химическую активность при их создании в результате взрывообразного диспергирования металлических гранул при искровых разрядах между ними в воде.

Сверхчистый водный раствор карбоксилата металла получают так. Предварительно получают абляцией металлов, например, электроимпульсной абляцией, водный коллоидный раствор в реакторе, в котором размещают металлические гранулы как описано в патенте Украины на полезную модель N 23550, МПК B22F 9/14 (2007.01). Опубл. 25.05.2007. Бюл. 7. Металлические гранулы помещают в емкость для диспергирования и равномерно размещают их на дне емкости между электродами. В емкость заливают воду. При прохождении через цепочки металлических гранул импульсов электрического тока энергия импульсов преобразуется в энергию сублимации испаряемого металла. В точках контактов металлических гранул одна с одной возникают искровые разряды, в которых происходит взрывообразное диспергирование металла. В каналах разряда температура достигает 10 тысяч градусов. Участки поверхности металлических гранул в зонах искровых разрядов плавятся и взрывообразно разрушаются на наночастицы и пар. Расплавленные наночастицы разлетаются в воде, охлаждаются в ней и создают коллоидный раствор наночастиц металлов, наночастиц оксидов металлов и наночастиц гидроксидов металлов.

В образовавшийся коллоидный раствор наночастиц металла, наночастиц оксида металла и наночастиц гидроксида металла вливают карбоновую кислоту. За счет высокой химической активности полученных наночастиц происходит образование карбоксилата металла. Высокая химическая активность образовавшихся наночастиц к карбоновым кислотам позволила получить высокое значение отношения массы карбоксилата металла к массе наночастиц.

Для ускорения процесса раствор подогревают и интенсивно перемешивают.

Температуру коллоидного раствора устанавливают и около 70°C. Это значительно интенсифицировало процесс получения карбоксилатов. Процесс прекращают при достижении значения рН конечного продукта 3,0-5,0.

За счет высокой химической активности наночастиц происходит образование карбоксилатов металлов. Поскольку в число реагентов не входили никакие другие вещества, а наночастицы практически полностью принимали участие в химической реакции образования солей карбоновых кислот, образовался продукт высокой экологической чистоты с очень низким содержанием примесей.

Основными недостатками сверхчистого водного раствора карбоксилата металла является:

- получение полидисперсного коллоидного водного раствора карбоксилата металла наночастиц металла, наночастиц оксида металла и наночастиц гидроксида металла с неустановленной в изобретении наноструктурной и ионизированной формами и распределением частиц по размерам смеси полученных металлов и их взаимодействия в коллоидном растворе между собою во времени;

- не установлены биологические эффекты по антимикробной и антитоксической активности созданного сверхчистого водного раствора карбоксилата металла при различных концентрациях содержания в водном растворе карбоксилата металла наночастиц металла, наночастиц оксида металла и наночастиц гидроксида металла;

- не установлена цитотоксичность водного раствора карбоксилата металла на биологическую клетку;

- не установлены концентрации и долгосрочная стабильность коллоидных водных растворов карбоксилата металла.

Известно средство, обладающее антимикробной активностью [патент РФ №2278669, A61K 31/717, A61K 36/15, А61Р 31/04, опубл. 27.06.2006].

Средство, обладающее антимикробным действием, содержит серебро, стабилизатор и воду, при этом в качестве стабилизатора используют полисахарид арабиногалактан. Серебро представляет собой наноразмерные частицы серебра с размером 10-30 нм, стабилизированные природным полисахаридом арабиногалактаном.

Известно, что к природным веществам защитного действия, повышающим устойчивость гидрофобных коллоидных систем, относятся не только лиофильные высокомолекулярные соединения пептидной природы, но и углеводной. Полисахариды в целом обладают несколько более слабым защитным действием, чем белки, однако они имеют ряд преимуществ, поскольку не денатурируются при повышенной температуре, в условиях повышенной кислотности среды и в органических растворителях. Проведенные ранее исследования систем [Александрова Г.П., Медведева С.А., Гищенко Л.А., Дубровина В.И. Металлопроизводные арабиногалактана, способ получения металлопроизводных арабиногалактана. RU 2194715. 20.12.2002] показывают, что полисахарид арабиногалактан (водорастворимая гемицеллюлоза лиственницы) является эффективным стабилизатором металлических и металлооксидных частиц, а следовательно, может быть использован для получения высокодисперсных препаратов серебра.

Принципиальным отличием настоящего изобретения от выше рассмотренных, в том числе RU 2194715 от 20.12.2002 является использование природного полисахарида арабиногалактана одновременно в качестве реакционной дисперсионной среды и восстановителя ионов серебра до нуль-валентного состояния.

Однако, в отличие от заявляемого изобретения техническим результатом известного изобретения [патент РФ №2278669] является получение стабильных водорастворимых структур, содержащих наноразмерные частицы серебра с их размером 10-30 нм, увеличение времени жизни наноструктурных частиц и возможность получения образца в твердом порошкообразном виде.

Использование природного полисахарида арабиногалактана одновременно в качестве реакционной дисперсионной среды и восстановителя ионов серебра до нуль-валентного состояния не позволяет использовать стабилизаторы указанных природных веществ, в том числе и полисахарид арабиногалактан, в качестве стабилизаторов ионов (катионов) серебра. К тому же эти вещества используются для стабилизации серебра, которое находится в нуль-валентном состоянии, и размер его наночастиц составляет 10-30 нм.

Из числа известных химических составов и способов получения наноструктурных частиц металлов и восстановления из них водных растворов ионов серебра наиболее близкой к предполагаемому изобретению по количеству существенных признаков, (прототипом) являются известный химический состав цитратов активных металлов серебра и меди и технология производства дезинфицирующих антибактериальных препаратов, по составу представляющая собою: цитрат серебра (концентрация активного серебра - 250000 мкг/л), цитрат меди (концентрация активной меди - 250000 мкг/л), лимонную кислоту, воду деионизированную [Электронный ресурс / Универсальное антибактериальное средство для дезинфекции на основе серебра и меди: суперконцентрат SumerSil^® // - Режим доступа: http://organic-silver.com/, или organic-silver.com/index/…копия].

Как указано в описании электронного ресурса известная технология производства дезинфицирующих антибактериальных препаратов реализуется в 2 этапа:

На первом этапе производят получение наночастиц серебра и меди физическим способом из металлических гранул при помощи сверхмощных электрических импульсов и высоких энергий в воде, создавая условия реализации цепной реакции взрыва металлов (серебра и меди) с получением раствора сильно заряженных наночастиц, по технологии, выше указанной нами при описании нами известного сверхчистого водного раствора карбоксилата металла [патент UA 39397 (U). WO 2011119128 А1. опубл. 22.03.2011].

На втором этапе в образовавшийся коллоидный раствор наночастиц металлов, наночастиц оксида металлов и наночастиц гидроксида металлов вливают лимонную кислоту. Вторая стадия нанотехнологического процесса основана на прямом взаимодействии полученного раствора наночастиц металлов в воде с лимонной кислотой. Как указано в [Электронный ресурс / Универсальное антибактериальное средство для дезинфекции на основе серебра и меди: суперконцентрат SumerSil® // - Режим доступа: http://organic-silver.com/, или organic-silver.com/index/…копия] заряженные наночастицы серебра и меди обладают столь высокой энергией, что запускают прямую реакцию взаимодействия металла и лимонной кислоты без использования дополнительных химических реагентов и токсичных катализаторов. В результате получают особо чистые органические растворы серебра и меди с лимонной кислотой без содержания химических примесей и токсичной наследственности.

К недостаткам описанного известного состава и способа получения наноструктурных частиц металлов и восстановления из них водных растворов ионов серебра, выбранных нами в качестве прототипа заявляемого технического решения являются все отмеченные выше недостатки, характеризующие известный сверхчистый водный раствор карбоксилата металла [патент UA 39397 (U). WO 2011119128 А1,. опубл. 22.03.2011] и не позволяющие использовать данные состав и способ в качестве технического решения для получения заявляемого монодисперсного коллоидного водного раствора ионов серебра, обладающего антимикробным и антитоксическим действием.

Одним из основных направлений современных нанотехнологий является синтез наноструктурных металлических частиц, в основе которого лежит восстановление ионов металлов до атомов с последующей агрегацией атомов и ионов с образованием наноструктурных металлических частиц.

При этом, из числа выше указанных способов наиболее перспективным является биохимический метод получения наноструктурных металлических частиц [Бутенко А.В. и др. Цайт. Физ. Д. Атомы, молекулы и кластеры, 1990, т. 17, - С. 283; Робинсон Б. и др. Синтез и выделение микрочастиц в системе обратных мицелл: В сборнике «Структура и реактивность в обратных мицеллах», под редакцией Пилени М. Токио, 1989, - С. 198].

Основными недостатками вышеуказанных способов получения наноструктурных металлических частиц являются:

- малая стабильность наноструктурных металлических частиц, получаемых с помощью многих разработанных способов;

- сложность технологического производства и практического применения наноструктурных металлических частиц;

- относительно небольшая скорость формирования наноструктурных металлических частиц, требуется значительный расход восстановителя, что повышает затраты на изготовление наноструктурных металлических частиц;

- в реакционной системе могут присутствовать избыток восстановителя и различные продукты реакции.

Из числа известных способов получения наноструктурных частиц металлов наиболее близкими аналогами к заявляемому изобретению являются:

а) Способ получения наноструктурных металлических частиц путем восстановления ионов металла в обратномицеллярной дисперсии восстановителя на основе раствора поверхностно-активного вещества в неполярном растворителе [патент РФ №2147487, 7 В22, F 9/24, опубл. 2000 г. ];

б) Способ получения водной дисперсии наноструктурных частиц металла, полученной из их обратномицеллярного раствора [патент РФ №2202400, 7 B01D 39/00, B01J 20/20, опубл. 2003 г].

Способ получения наноструктурных металлических частиц путем восстановления ионов металла в системе обратных мицелл включает приготовление обратномицеллярной дисперсии восстановителя на основе раствора поверхностно-активного вещества в неполярном растворителе и введение в нее ионов металла. Причем в качестве восстановителя применяют вещество из группы флавоноидов, в качестве поверхностно-активного вещества используют бис-2-этилгексилсульфосукцинат натрия (аэрозоль ОТ), а в качестве неполярного растворителя применяют вещество из группы предельных углеводородов.

Получение водной дисперсии наноструктурных частиц металла осуществляется из их обратномицеллярного раствора на основе поверхностно-активного вещества в неполярном растворителе, в которой концентрацию наноструктурных металлических частиц выбирают в интервале 2⋅10^-4-3⋅10^-3 г-ион/л, а концентрацию поверхностно-активного вещества - не более 1,5%.

в) Бактерицидный раствор и способ его получения [патент RU 2341291 A61L 2/16 (2006.01), A01N 65/00 (2006.01), A61K 33/38 (2006.01), A61K 31/79 (2006.01), опубл. 20.12.2008].

Известное изобретение относится к получению дисперсий наноструктурных металлических частиц в воде с бактерицидными свойствами, используемых в различных областях медицины, фармакологии, промышленности и экологии.

Это изобретение характеризуется тем, что создан бактерицидный водно-дисперсионный раствор, состоящий из наночастиц серебра, поверхностно-активного вещества (ПАВ) и воды, с распределением частиц по размерам. Второй объект - способ получения этого раствора путем восстановления ионов серебра в системе обратных мицелл, включающий приготовление мицеллярного раствора ПАВ в неполярном растворителе из ряда: н-гексан, или н-гептан, или н-октан, или н-декан, или циклогексан, или изооктан, с добавлением в него восстанавливающего агента. Водный раствор соли серебра предварительно обрабатывают раствором аммиака. Полученная двухфазная система отстаивается с последующим расслаиванием и отделением от органического слоя целевого водного раствора наночастиц серебра восстанавливающего агента из группы флавоноидов, например кверцетина.

Изобретение обеспечивает создание высокоэффективного бактерицидного средства с высокой биологической активностью по отношению к микроорганизмам, которую сохраняет в течение длительного времени.

Вместе с тем, нами установлено, что при реализации вышеуказанных известных способов получения наноструктурных металлических частиц путем восстановления ионов металла в обратномицеллярной дисперсии восстановителя в объемах более 0,1 л процесс приготовления мицеллярного раствора восстановителя при комнатной температуре (20-25°C) является технологически достаточно трудоемким во времени и требует больших энергетических затрат на его растворение в неполярном растворителе с сопровождением постоянного перемешивания смеси и занимает, как правило, от 3 до 5 суток, что экономически приводит к большим материальным и энергетическим затратам, несмотря на то, что в конечном итоге приводит к получению наноструктурных металлических частиц сравнительно с небольшой их концентрацией в неполярном растворителе (от 2⋅10^-4 г-ион/л до 3⋅10^-3 г-ион/л).

При реализации известного способа получения водной дисперсии наноструктурных металлических частиц, полученной из их обратномицеллярного раствора после разделения смеси водной дисперсии от неполярного растворителя в объеме смеси более 1 л, дальнейшее очищение водной дисперсии наноструктурных металлических частиц от избытка неполярного растворителя и поверхностно-активного вещества по известному способу является трудоемким процессом и занимает, как правило, 3-5 суток, что экономически приводит к большим энергетическим и временным затратам, малой производительности выхода готовой продукции и повышает уровень пожаро- и взрывоопасности производства. Получение водной дисперсии наноструктурных металлических частиц путем центрифугирования двухфазной системы обратномицеллярного раствора наноструктурных металлических частиц и воды и отделения нижней водной фазы, содержащей наноструктурные металлические частицы, на практике является неприемлемым при даже небольших (более 1 л) объемах получения водного раствора наноструктурных металлических частиц.

Из числа известных способов получения наноструктурных частиц металлов наиболее близким к предполагаемому изобретению по количеству существенных признаков, (прототипом) является известный способ получения наноструктурных металлических частиц [патент RU 2341291 B22F 9/24 (2006.01), С22В 11/00 (2006.01), В82В 1/00 (2006.01,) опубл. 20.07.2010], лишенный указанных недостатков известных способов получения наноструктурных частиц металлов, которые являются наиболее близкими аналогами к заявляемому изобретению.

Известное изобретение относится к способам получения наноструктурных металлических и биметаллических частиц с размерами структурных образований порядка нанометров. Способ включает приготовление обратномицеллярной дисперсии восстановителя из группы флавоноидов, поверхностно-активного вещества бис-2-этилгексил сульфосукцината натрия и введение в нее ионов металлов в виде водного раствора соли металла Ag, и/или Cu, или Fe, или Ni, или Cd с молярной концентрацией от 3⋅10^-4 до 3⋅10^-3 М. Приготовление дисперсии ведут при перемешивании с последующим охлаждением приготовленной смеси до температуры 20-25°C и фильтрацией. Затем вводят в нее ионы металлов в виде водного раствора аммиачной соли металла с получением обратномицеллярного раствора наноструктурных частиц на основе поверхностно-активного вещества в неполярном растворителе. В этот раствор вводят дистиллированную воду, перемешивают, отстаивают и отделяют первичную водную смесь наноструктурных частиц от неполярного растворителя. Отделенную смесь наноструктурных частиц нагревают, затем охлаждают и выдерживают до полного отделения избытка поверхностно-активного вещества от водной первичной смеси для получения водной дисперсии наноструктурных металлических или биметаллических частиц. Техническим результатом изобретения является увеличение скорости формирования и концентрации наноструктурных металлических и биметаллических частиц при их получении в мицеллярном и водном растворах.

В настоящее время Закрытое Акционерное Общество «АКВИОН» (г. Москва) организовано серийное промышленное производство наноструктурных металлических и биметаллических частиц при их получении в мицеллярном и водном растворах по технологии описанной в выше указанном патенте RU 2341291, в виде:

- концентрата серебра в органической дисперсии для защиты поверхностей «Неосильвер концентрат-Органик», ТУ 2499-005-175720549 (Сертификат соответствия № РОСС RU АГ98.Н14190 от 25.07.14 г. );

- концентрата серебра в водной дисперсии для защиты поверхностей «Неосильвер концентрат-Гидро», ТУ 2499-004-17572054-14 (Сертификат соответствия № РОСС RU АГ98.Н14192 от 25.07.14 г. ).

Таким образом, анализ известных технических решений показал отсутствие технологий получения высокоочищенных растворов ионов серебра с заданной концентрацией, обладающих высокой избирательной антимикробной активностью и одновременно антитоксическим действием, а, следовательно, необходимость разработки современной технологии производства высокоочищенных монодисперсных коллоидных водных растворов ионов (катионов) серебра с заданной концентрацией в водных растворах, обладающих антимикробной активностью и механизмом трансформации химических веществ с токсическими свойствами (т.е. механизмом разрушения или деградации таких химических веществ), а также безопасностью их применения в качестве препаратов различного назначения.

Для устранения вышеуказанных недостатков в процессе разработки технологии производства нового поколения коллоидных составов на основе монодисперсных ионов (катионов) серебра, нами серьезное внимание уделялось, прежде всего, целенаправленному физико-химическому конструированию наноструктурных частиц и строго контролируемому восстановлению из них ионов серебра с заданными концентрацией, физическими параметрами и биологическими свойствами.

Нами установлено, что повышения качества получения коллоидных водных растворов ионов (катионов) серебра можно достигнуть путем разработки научно обоснованной этапности технологии в процессе восстановлении из наноструктурных частиц серебра с