13.2 Проникание физиологически активных веществ через изолирующие защитные материалы

Главным препятствием для проникания низкомолекулярных физиологически активных веществ (ФАВ) через изолирующий защитный материал является слой полимера. Несмотря на то, что в технически исправном защитном материале плёнка полимера не имеет сквозных дефектов и может быть достаточно толстой, при воздействии ФАВ на одну сторону пленки через некоторое время на другой ее стороне появляется определенное количество этого вещества. Вначале оно незначительно, но с течением времени увеличивается и в какой-то момент может достигнуть порогового значения (Q_ПОР). Временной интервал от начала воздействия ФАВ до момента достижения Q_ПОР принято называть временем защитного действия (ВЗД) материала.

В связи с тем, что на материалы средств индивидуальной защиты кожи возможно воздействие различных по химической и физической природе веществ, они должны изготавливаться из инертных по отношению к ФАВ полимерных материалов, чтобы исключить возможность их химического взаимодействия и деструкции полимера.

Теория проникания ФАВ через пленки полимеров непосредственно связана с основными представлениями и закономерностями диффузии низкомолекулярных веществ в полимерах. С точки зрения обеспечения защитных свойств, наибольший интерес представляет скорость набухания полимера в ФАВ и кинетические закономерности процесса проникания.

Известно, что на растворимость жидкостей в полимерах и происходящее при этом набухание последних, оказывают влияние природа вещества и полимера.

Связь между природой низкомолекулярных ФАВ и полимера и их растворимостью характеризуется известным правилом – подобное растворяется в подобном. Количественной характеристикой явления взаимной растворимости ФАВ и полимера служит параметр растворимости Гильдебрандта σ

(13.1)

где σ – параметр растворимости, (Дж/см³)^1/2;

Е – мольная энергия когезии или испарения вещества, Дж/моль;

V – мольный объем вещества, см³/моль.

На взаимную растворимость жидкостей и полимеров заметное влияние оказывает их полярность. При сопоставлении предельной величины набухания резины на основе натурального каучука в различных жидкостях с величинами дипольных моментов этих жидкостей обнаружено, что чем больше дипольный момент низкомолекулярной жидкости, тем меньше она растворяется в неполярном полимере.

Кроме того, на величину предельного набухания полимера в ФАВ существенное влияние оказывают природа полимера и его пространственное строение, обусловленные наличием в макромолекуле функциональных групп не углеводородного типа или разветвлением углеводородных звеньев (радикалов).

Большое влияние на растворимость жидкости в полимере оказывают мостичные химические связи между макромолекулами полимера. Даже небольшое количество химических связей резко снижает величину предельного набухания. Например, каучук, не имеющий мостичных химических связей, способен неограниченно набухать в низкомолекулярных жидкостях и полностью переходить в раствор. Резина, которая в отличие от каучука имеет небольшое количество мостичных химических связей, ограниченно набухает в органических растворителях.

Если рассматривать влияние на растворимость полимера кристалличности его структуры то можно отметить, что в общем случае кристаллические полимеры растворяются и набухают хуже, чем аморфные. Например, синтетический каучук с аморфной структурой растворим во многих органических растворителях. Полиэтилен, имеющий большую степень кристалличности, растворим только в н-гексане при нагревании. Тефлон со строго кристаллической структурой вообще не растворим в любых растворителях. Уменьшение растворимости полимеров по мере увеличения кристалличности структуры можно объяснить тем, что для разрушения межмолекулярных связей в строго ориентированных макромолекулах с большой молекулярной массой, необходимо затратить значительное количество энергии. В соответствии с этой теорией можно предположить, что размер диффундирующих молекул окажет существенное влияние на скорость набухания полимерных материалов и на скорость проникания ФАВ сквозь их плёнки.