CC BY
63
УДК: 678. 677.03
Р. Ю. Галимзянова, Ю. Д. Шакирова, M. С. Лисаневич, Ю. Н. Хакимуллин, А. П. Жанжора
ВЛИЯНИЕ ГАММА- И ЭЛЕКТРОННОГО ИЗЛУЧЕНИЙ ПРИ РАДИАЦИОННОЙ СТЕРИЛИЗАЦИИ
НА СВОЙСТВА МАТЕРИАЛА НА ОСНОВЕ ВИСКОЗНОГО ВОЛОКНА
Ключевые слова: материал на основе вискозного волокна, вискоза, радиационная стерилизация, гамма-излучение, электронное излучение.
Осуществлён анализ технических параметров материала на основе вискозного волокна после облучения двумя различными источниками облучения (гамма-излучение, электронное излучение) и определены показатели, характеризующие радиационную стойкость вискозного материала. Даны рекомендации по выбору источника ионизирующего излучения и поглощенной дозы облучения, когда при достижении стерильности сохраняются потребительские свойства.
Keywords: material based on viscose fibers, radiation sterilization, gamma rays, electrons rays.
Implemented analysis of technical parameters of material based on viscose fibersafter irradiation with two different sources of radiation (gamma rays, electrons rays) and identify indicators characterizing the radiation resistance of the viscose material.Recommendations on the choice of the source and the radiation dose for a given material, when stored at achieving sterility consumer properties.
Вискозные волокна в настоящее время являются одним из важнейших видов сырья для текстильной промышленности. Материалы на основе вискозы получили широкое распространение благодаря доступности исходного сырья и низкой стоимости химических реагентов, а также благодаря широким возможностям их модификации [1]. Исходным сырьём для производства вискозы служит древесная целлюлоза, которая проходит несколько этапов переработки. Ее получают искусственным путём с применением химических веществ (каустической соды, дисульфида углерода, №-соли ксантогената).
Вискозные волокна применяются при изготовлении изделий медицинского назначения. Например, изнетканых материалов с использованием вискозы изготавливаются хирургические халаты, одноразовые простыни, впитывающие протирочные изделия. Состав наиболее распространенного смесового нетканого полотна медицинского назначения - полиэстер (65%), вискоза (35%). Такая ткань является мягкой, шелковистой, приятной на ощупь, практически не мнется и не пилингуется [2].
Хирургическая одежда и хирургические покровные материалыпо своему исполнению должны соответствовать ГОСТ БМ 13795-2011 «Хирургическая одежда и белье, применяемые как медицинские изделия для пациентов, хирургического персонала и оборудования». Как правило, данные изделия однократного применения подвергаютстерилизации. В основном текстильные медицинские изделия стерилизуют двумя промышленными способами - с использованием ионизирующего излучения или обработкой оксидом этилена. Наиболее подходящим и экологически чистым методом является радиационная обработка ионизирующим излучением, поскольку обладает рядом преимуществ:
- стерилизация герметично упакованных изделий осуществляется в транспортных упаковках, что обеспечивает сохранность изделий;
- после проведения стерилизации изделия не токсичны,соответствуют санитарной химии и механическим показателям;
- изделия могут применяться сразу после проведения валидированного процесса стерилизации [3].
Стерилизующим агентом при радиационной стерилизации можетбыть электронное или гамма-излучение.
При проведении радиационной стерилизации устанавливают диапазон доз, при которых изделия будут стерильны, нетоксичны и апирогенны. Стерилизующая поглощенная доза может находиться в диапазоне от 5 до 25кГр, что обусловлено наличи-емразличных микроорганизмов, бактерий и грибов на изделиях. Стерилизующую дозу для каждого производителя и вида изделий определяют по ГОСТ ISO 11137-2011 часть 2. Максимально допустимая поглощенная доза стерилизации зависит от состава и свойств материалов, входящих в изделие,и может находиться в диапазоне от 35 до 75 кГр. Контроль стерилизующей и максимально допустимой дозыо-существляютпо ГОСТ Р 50325-2011. В случае если стерилизующая доза оказалась меньше установленной или максимально допустимая доза оказалась больше установленной, данные изделия нельзя использовать в медицинской практике,их уничтожают.
Известно, что целлюлоза и ее производные являются полимерами, преимущественно деструкти-рующими под действием ионизирующих излучений [4].
Учитывая этот факт, целью данной работы мы определилиизучение влияния ионизирующего излу-ченияна технические свойства материала на основе вискозного волокна. Практический интерес представляет выявлениенаиболее чувствительных к воздействию радиации показателей (так называемых характерных показателей радиационной стойкости), по которым возможно осуществление контроля потребительских свойств нетканых материалов на основе вискозного волокна после стерилизации. Так как для стерилизации используется как электронное,
так и гамма-излучение, большое значение имеет также определение влияния вида ионизирующего излучения на вискозный материал.
Поскольку при изготовлении хирургических халатов или покровных материалов используются смесовые материалы, и в этом случае невозможно определить, какая из составляющих претерпевает наиболее сильные изменения под действием ионизирующего излучения, с целью оценки стабильности технических характеристик вискозных волокон после воздействия ионизирующего излучения в качестве объекта исследования был использован материал из 100% вискозного волокна.
Образцы материалов были облучены поглощенными дозами в 20, 40 и 60 кГр на радиационной установке «МРХ-гамма-100» с источником гамма-излучения 60СО, входящей в состав Государственного первичного специального эталона единицы мощности поглощенной дозы интенсивного фотонного, электронного и бета-излучения для радиационных технологий ГЭТ 209-2014 (ФГУП «ВНИИФТРИ») и на радиационно-технической установке «Электронный стерилизатор» с ускорителем электронов УЭЛВ-10-10-с-70 (ИФХЭ РАН). Облучение образцов проводили по МИ 2649 «ГСИ. Методика измерений. Поглощенные дозы фотонного и электронного излучений при установлении стерилизующей и максимальной допускаемой дозы для медицинских изделий, подвергаемых радиационной стерилизации».
Известно, что наиболее чувствительными к действию ионизирующего излучения являются технические характеристики [5,6], поэтому для оценки характеристик материала на основе вискозного волокна были выбраны такие показателикак воздухопроницаемость, максимальная нагрузка при разрыве, относительное удлинение при разрыве.
Испытания на прочность при удлинении проводили на разрывной машине Е'тск/ЯоеИ/В'Л-FR2.5TH.140 в соответствии с ГОСТ 3813-72.
На рисунке 1 показано изменение максимальной нагрузки при разрыве материалас учетом направления приложения усилия разрыва (в поперечном и продольном направлениях полотна) в зависимости от поглощенной дозы электронного и гамма-излучений. При воздействии электронного излучения с поглощенной дозой более 20 кГр наблюдается уменьшение прочности материала в продольном направлении по сравнению с гамма-излучением. При оценке прочности в поперечном направлении различий между прочностью образцов, облученных разными видами излучений, не наблюдается.
На рисунке 2 изображена зависимость относительного удлинения материала отразличных доз гамма- и электронного излучений в продольном и поперечном направлении.
У материала, облученного электронным излучением поглощенной дозой 40 кГр, относительное удлинение в продольном направлении снижается примерно в 1,5 раза. Следовательно, он становится менее эластичным по сравнению с материалом, облученным гамма-излучением. Известно, чтопри гамма-облучении вплоть до поглощенной дозы 300 кГр,
структура вискозного волокна практически не изменяется [7].
600
500
400
в 2 300
™ I
■а £
5 О- 200
продольное
поперечное
5 100
га
^ о
0 20 40 60
Поглощенная доза, кГр
—♦—Гамма излученме Я Электронное излучение Рис. 1 - Зависимость максимальной нагрузки при разрыве вискозного материала от поглощенной дозы радиационного излучения двух видов
Воздействие электронного и гамма-излучений одинаково влияют на воздухопроницаемость материала (рис. 3). Воздухопроницаемость материалов, стерилизованных двумя видами ионизирующих излучений, не претерпевает существенных изменений при дозах облучения до 40 кГр, при дозе же 60 кГр происходит снижение показателей на 27,2 %.
Рис. при ной
0 20 40 60
Поглощенная доза, кГр
Гамма излучение Электронное излучение
2 - Зависимость относительного удлинения разрыве вискозного материала от поглощен-дозы радиационного излучения двух видов
Таким образом, в результате проведенных исследований материала на основе вискозного волокна показано, что все изученные показатели - воздухопроницаемость, максимальная нагрузка при разрыве, относительное удлинение при разрыве - в изученном диапазоне поглощенных доз могут характеризовать стойкость материала к воздействию ионизирующего излучения. Их снижение, возможно, обусловлено деструкцией вискозного волок-на.наблюдалось более выраженное падение значений показателей при поглощенной дозе свыше 20 кГр, чем при облучении гамма-излучением, где па-
дение показателей оказалось не столь существенное. На основании полученных результатов можно рекомендовать для изделий на основе вискозного волокна стерилизацию гамма-излучением.
0 2С 40 60
Поглощенная доза, КГр Рис. 3 - Зависимость воздухопроницаемости вискозного материала от дозы двух видов радиационного излучения
Наиболее чувствительным показателем является максимальная нагрузка при разрыве. При облучении электронным излучением наиболее щадящий вид радиационной стерилизации.
Работа поддержана Министерством образования
и науки РФ, проект № 2196 базовой части государственного задания.
Литература
1. Вискозное волокно [Электронный ресурс] -URL:https://ru.wikipedia.org/wiki/ (дата обращения: 10.03.2015).
2 Калмыкова, Е.А. Материаловедение швейного производства: Учеб.пособие- М.: Высш. шк., 2001. 412 с.
3. Травкина Л.С., Лисаневич М.С., Галимзянова Р.Ю., Хакимуллин Ю.Н., Царева Е.Е Влияние ионизирующего излучения на свойства нетканых материалов медицинского назначения // Вестник Казан.технол. ун-та. 2013. №24. C.28-31.
4. Sokira A., Belasheva T.P. Effect of gamma-radiation on the physicochemical and technological properties of viscose celluloses // Fibre Chem. 1992.Vol. 24, № 1.Р. 63-66
5. ХакимуллинЮ.Н., ЛегаеваК.В., КузнецоваЕ.С., Травки-наЛ.С., ЛисаневичМ.С., ГалимзяноваР.Ю. Влияние радиационной стерилизации на свойства нетканого материала, полученного по технологии спанлейс //Вестник Казан. технол. ун-та. 2014. т. 17.№14. С.150-153.
6. Хакимуллин Ю.Н., Бахридинова А.Р., Шаймарданова Р.Р., Лисаневич М.С., Галимзянова Р.Ю. Влияние радиационной стерилизации на свойства спанмелт-материалов// Вестник Казан. технол. ун-та. 2015. т. 18.№1.С.251-253.
7. Ершов Б.Г. Радиационная химия целлюлозы / М.: Институт физической химии. - 1984. 30 с.
© Р. Ю. Галимзянова - доцент каф. ТОМЛП КНИТУ, galimzyanovar@gmail.com; Ю. Д. Шакирова - магистр каф. ТОМЛП КНИТУ; М. С. Лисаневич - доцент каф. ТОМЛП КНИТУ, lisanevichm@gmail.com; Ю. Н. Хакимуллин - д-р техн. наук, проф. каф. ТОМЛП, ХТПЭ КНИТУ, А. П. Жанжора - с.н.с. НИО метрологии ионизирующих излучений ФГУП «ВНИИФТРИ», zhanzhora@vniiftri.ru.
© R. Y. Galimzyanova - Ph.D., AP., TEMLI, KNRTU, galimzyanovar@gmail.com; Y. D. Shakirova - master Department. TEMLI, KNRTU; M. S. Lisanevich - Ph.D., AP., Department TEMLI, KNRTU, lisanevichm@gmail.com; Y. N. Khakimullin - Dr. Sci. Sciences, prof. Department. TEMLI, KNRTU, A. P. Zhanzhora - s.n.s. Research Institute of Metrology of ionizing radiation FSUE «VNIIFTRI», zhanzhora@vniiftri.ru.
