Hielscher تكنولوجيا الموجات فوق الصوتية

سونو-توليف نانو هيدروكسيباتيت

هيدروكسيباتيت (HA أو هاب) هو السيراميك النشطة بيولوجيا يتردد عاليا لأغراض طبية بسبب بنية مماثلة لمادة العظم. تركيب بمساعدة بالموجات فوق الصوتية (سونو التوليف) من هيدروكسيباتيت هو أسلوب ناجح لإنتاج ذات البنية النانومترية هاب في أعلى معايير الجودة. الطريق بالموجات فوق الصوتية يسمح لإنتاج هاب نانو البلورية وكذلك الجسيمات المعدلة، على سبيل المثال nanospheres الأساسية قذيفة، والمواد المركبة.

هيدروكسيباتيت: A تنوعا المعدنية

هيدروكسيل الأباتيت أو هيدروكسيباتيت (هاب، أيضا HA) هو شكل معدن طبيعي من الأباتيت الكالسيوم مع الصيغة كاليفورنيا5(أ ف ب4)3(يا). للدلالة على أن الخلية وحدة وضوح الشمس تضم كيانين، فإنه عادة ما كتب كا10(أ ف ب4)6(يا)2. هيدروكسيل الأباتيت هو endmember الهيدروكسيل من مجموعة الأباتيت المعقدة. يمكن استبدال OH- أيون الفلوريد من قبل، كلوريد أو كربونات، وإنتاج fluorapatite أو chlorapatite. فإنه يبلور في نظام بلوري سداسي. ومن المعروف هاب كمادة عظم ما يصل الى 50٪ بالوزن من العظام هو شكل معدل من هيدروكسيباتيت.
في الطب، ذات البنية النانومترية هاب يسهل اختراقها هي مادة مثيرة للاهتمام لتطبيق العظم الاصطناعي. نظرا لتوافق مع الحياة جيدة في الاتصال العظام وتكوينها الكيميائي مشابه لمادة العظم، وقد وجدت يسهل اختراقها هاب السيراميك استخدام هائل في التطبيقات الطبية الحيوية بما في ذلك تجديد العظام الأنسجة، وتكاثر الخلايا، وتسليم المخدرات.
"في هندسة الأنسجة العظمية تم تطبيقه كما مواد الحشو للعيوب العظام وزيادة ومصطنعة المواد الكسب غير المشروع العظام، وجراحة ترقيعية المراجعة. مساحتها السطحية عالية يؤدي إلى osteoconductivity ممتازة وresorbability توفير نشوب العظام سريع. "[Soypan وآخرون. 2007] وهكذا، والمغلفة العديد من يزرع حديثة مع هيدروكسيل الأباتيت.
تطبيق آخر واعد من هيدروكسيل الأباتيت الجريزوفولفين هو استخدامه كسلاح “بناء العظام” تكملة مع امتصاص متفوقة بالمقارنة مع الكالسيوم.
بجانب استخدامه كمادة إصلاح للعظام والأسنان، وغيرها من التطبيقات من هاب يمكن العثور عليها في الحفز، إنتاج الأسمدة، ومجمع في المنتجات الصيدلانية، في تطبيقات البروتين اللوني، وعمليات معالجة المياه.

قوة الموجات فوق الصوتية: الآثار والتأثيرات

يتم وصف سونيكيشن كعمليه حيث يتم استخدام حقل الصوتية ، والذي يقترن إلى متوسط السائل. تنتشر موجات الموجات فوق الصوتية في السائل وتنتج بالتناوب الضغط العالي/دورات الضغط المنخفض (ضغط و rarefaction). خلال مرحله فراغ ، تظهر فقاعات فراغ صغيره أو فراغات في السائل ، والتي تنمو علي مختلف الضغط العالي/دورات الضغط المنخفض حتى فقاعه لا يمكن ان تمتص المزيد من الطاقة. في هذه المرحلة ، والفقاعات غرس بعنف خلال مرحله الضغط. خلال هذه الفقاعة انهيار يتم تحرير كميه كبيره من الطاقة في شكل موجات الصدمة ، ودرجات الحرارة العالية (حوالي 5 ، 000K) والضغوط (حوالي 2 ، 000 atm). وعلاوة علي ذلك ، تتميز هذه "البؤر الساخنة" بمعدلات تبريد عاليه جدا. يؤدي انفجار الفقاعة أيضا إلى نفثات سائله تصل إلى سرعه 280m/s. وتسمي هذه الظاهرة التجويف.
عندما تكون هذه القوى المتطرفة، التي يتم إنشاؤها أثناء انهيار كثيرا انه فقاعات التجويف، وتوسيع في المتوسط ​​sonicated، تتأثر الجسيمات والقطيرات – مما أدى إلى تصادم بين الجسيمات بحيث تتحطم الصلبة. وبالتالي، يتم تحقيق الجسيمات خفض حجم مثل الطحن، deagglomeration، والتشتت. يمكن diminuted الجسيمات إلى submicron- وحجم النانو.
بجانب الآثار الميكانيكية، يمكن للصوتنة قوية خلق الجذور الحرة، والجزيئات القص، وتفعيل جزيئات السطوح. وتعرف هذه الظاهرة باسم sonochemistry.

سونو-التجميعي

العلاج بالموجات فوق الصوتية للنتائج الطين في الجسيمات الدقيقة جدا حتى مع التوزيع بحيث يتم إنشاء المزيد من المواقع التنوي لهطول الأمطار.
الجسيمات هاب تصنيعه تحت ultrasonication تظهر انخفاض مستوى التكتل. وأكد انخفاض الميل إلى التكتل من هاب توليفها بالموجات فوق الصوتية على سبيل المثال بواسطة FESEM (حقل الانبعاثات المجهر الإلكتروني) تحليل Poinern وآخرون. (2009).

يساعد الموجات فوق الصوتية ويعزز التفاعلات الكيميائية التي كتبها التجويف بالموجات فوق الصوتية والآثار المادية التي تؤثر مباشرة الجسيمات التشكل خلال مرحلة النمو. الفوائد الرئيسية من ultrasonication ينتج عن ذلك من المخاليط رد فعل رقيق هي

  • 1) زيادة سرعة رد الفعل،
  • 2) انخفاض وقت المعالجة
  • 3) حدوث تحسن عام في كفاءة استخدام الطاقة.

Poinern وآخرون. (2011) وضعت طريقا الرطب من المواد الكيميائية التي تستخدم نترات الكالسيوم tetrahydrate (كاليفورنيا [NO3] 2 · 4H2O) وفوسفات هيدروجين البوتاسيوم (KH2PO4)، والكواشف الرئيسية. من أجل السيطرة على قيمة الرقم الهيدروجيني خلال التوليف، تمت إضافة هيدروكسيد الأمونيوم (NH4OH).
كان المعالج الموجات فوق الصوتية ل UP50H (50 W، 30 كيلو هرتز، MS7 Sonotrode ث / 7 ملم قطر) من HIELSCHER الموجات فوق الصوتية.

خطوات تركيب نانو HAP:

حل 40 مل من 0.32M الكالسيوم (NO3)2 · 4 ः2O تم إعداده في كوب صغير. ثم تم تعديل الرقم الهيدروجيني الحل إلى 9.0 مع ما يقرب من 2.5ML NH4يا. كان sonicated الحل مع UP50H في وضع السعة 100٪ لمدة 1 ساعة.
في نهاية الساعة الأولى حل 60 مل من 0.19M [KH2بو4] ثم أضاف ببطء قطرة قطرة إلى الحل الأول بينما تمر الساعة الثانية من أشعة بالموجات فوق الصوتية. أثناء عملية الخلط، تم التحقق من قيمة الرقم الهيدروجيني والحفاظ على 9 في حين تم الإبقاء على نسبة / P الكالسيوم عند 1.67. ثم تم تصفية الحل باستخدام الطرد المركزي (~ 2000 ز)، وبعد ذلك تم تتناسب راسب أبيض الناتجة إلى عدد من العينات من أجل المعالجة الحرارية.
وجود الموجات فوق الصوتية في إجراء توليف قبل المعالجة الحرارية له تأثير كبير في تشكيل الأولية السلائف الجسيمات النانوية HAP. ويرجع ذلك إلى حجم الجسيمات التي تتعلق التنوي ونمط النمو للمادة، والذي بدوره يرتبط إلى درجة تشبع فائق ضمن المرحلة السائلة هذا.
وبالإضافة إلى ذلك، فإن كلا من حجم الجسيمات ومورفولوجية لها يمكن أن تتأثر بشكل مباشر خلال هذه العملية التوليف. أظهر تأثير زيادة قوة الموجات فوق الصوتية من 0 إلى 50W أنه كان من الممكن أن ينخفض ​​حجم الجسيمات قبل المعالجة الحرارية.
وأشارت قوة الموجات فوق الصوتية زيادة تستخدم لأشرق السائل أن أعدادا أكبر من فقاعات / يجري إنتاج التجاويف. وهذا بدوره ينتج المزيد من المواقع التنوي ونتيجة لجزيئات تشكلت حول هذه المواقع هي أصغر. وعلاوة على ذلك، والجسيمات تتعرض لفترات أطول من أشعة بالموجات فوق الصوتية تظهر أقل التكتل. وقد أكدت بيانات FESEM لاحق انخفاض التكتل الجسيمات عند استخدام الموجات فوق الصوتية خلال عملية التوليف.
تم إنتاج جزيئات النانو هاب في نطاق حجم النانومتر ومورفولوجيا كروية باستخدام تقنية الترسيب الكيميائي الرطب في وجود الموجات فوق الصوتية. وقد تبين أن البنية البلورية والصرف الناتجة مساحيق نانو HAP كان يعتمد على قوة مصدر إشعاع الموجات فوق الصوتية والمعالجة الحرارية لاحقة المستخدمة. وكان من الواضح أن وجود الموجات فوق الصوتية في عملية التوليف تعزيز التفاعلات الكيميائية والآثار المادية التي أنتجت في وقت لاحق متناهية الصغر نانو مساحيق هاب بعد المعالجة الحرارية.

ultrasonication مستمر مع خلية تدفق الزجاج

صوتنة في غرفة المفاعل بالموجات فوق الصوتية

هيدروكسيباتيت:

  • الرئيسي غير العضوية فوسفات الكالسيوم المعدنية
  • توافق مع الحياة عالية
  • التحلل البيولوجي البطيء
  • عظمي
  • غير سامة
  • غير مناعة
  • يمكن دمجها مع البوليمرات و / أو الزجاج
  • جيدة مصفوفة هيكل امتصاص لجزيئات أخرى
  • ممتاز بديل العظام

المجانسة بالموجات فوق الصوتية هي أدوات قوية لتجميع وfunctionalize الجسيمات، مثل هاب

التحقيق من نوع ultrasonicator UP50H

هاب التجميعي عن طريق الموجات فوق الصوتية سول جل الطريق

ساعد بالموجات فوق الصوتية الطريق سول-جل لتركيب الجزيئات ذات البنية النانومترية هاب:
مواد:
– الكواشف: نترات الكالسيوم الكالسيوم (NO3)2، ثنائي الأمونيوم الهيدروجين الفوسفات (NH4)2HPO4، hydroxyd الصوديوم هيدروكسيد الصوديوم.
– 25 مل أنبوب اختبار

  1. حل الكالسيوم (NO3)2 و(NH4)2HPO4 في الماء المقطر (المولي نسبة الكالسيوم إلى الفوسفور: 1.67)
  2. إضافة بعض هيدروكسيد الصوديوم إلى حل للحفاظ على درجة الحموضة حوالي 10.
  3. العلاج بالموجات فوق الصوتية مع UP100H (sonotrode MS10، السعة 100٪)
  • وأجريت التوليفات المائية في 150 درجة مئوية لمدة 24 ساعة في فرن كهربائي.
  • بعد رد الفعل، بلوري هاب يمكن أن تحصد بواسطة الطرد المركزي والغسيل مع الماء منزوع الأيونات.
  • تحليل nanopowder هاب التي تم الحصول عليها بواسطة المجهر (SEM، TEM،) و / أو التحليل الطيفي (FT-IR). تظهر النانوية هاب توليفها التبلور عالية. مورفولوجيا مختلفة ويمكن ملاحظة هذا يتوقف على الوقت صوتنة. أطول صوتنة يمكن أن يؤدي إلى نانواعواد هاب موحدة مع الجانب نسبة عالية والتبلور فائقة. [حزب المحافظين. Manafi وآخرون. 2008]

تعديل هاب

نظرا لهشاشة لها، وتطبيق هاب نقية محدودة. في مجال البحوث المادي، بذلت جهود عديدة لتعديل هاب البوليمرات منذ العظم الطبيعي هو مركب يتكون أساسا من نانو الحجم، بلورات هاب ما يشبه الإبرة (حسابات لحوالي 65wt٪ من العظام). التعديل بمساعدة بالموجات فوق الصوتية من هاب وتجميع المركبات ذات الخصائص المادية تحسنت يوفر إمكانيات متعددة (انظر بعض الأمثلة أدناه).

أمثلة تطبيقية:

توليف نانو هاب

في دراسة Poinern وآخرون. (2009)، وHIELSCHER UP50H وقد استخدم المسبار من نوع ultrasonicator بنجاح لسونو-توليف هاب. مع زيادة الطاقة بالموجات فوق الصوتية، وحجم الجسيمات من البلورة هاب انخفض. وبواسطة تقنية الرطب هطول بمساعدة بالموجات فوق الصوتية إعداد النانوية هيدروكسيباتيت (الحظ). كاليفورنيا (NO3) وKH25بو4 تستخدم werde والمواد الرئيسية وNH3 كما المرسب. أدى هطول الأمطار المائية تحت أشعة بالموجات فوق الصوتية في جزيئات هاب نانو الحجم مع مورفولوجيا كروية في نطاق حجم نانو متر (حوالي 30nm ± 5٪). وجد Poinern وزملاء العمل التجميعي سونو-المائية طريقا الاقتصادي مع قدرة قوية على نطاق يصل إلى الإنتاج التجاري.

توليف gelantine-هيدروكسيباتيت (جل هاب)

وقد أعدت Brundavanam وزملاء العمل بنجاح (جل هاب) مركب gelantine هيدروكسيباتيت في ظل ظروف صوتنة معتدل. لإعداد gelantine-هيدروكسيباتيت، 1G من الجيلاتين تم حلها تماما في الماء 1000ML MilliQ عند 40 درجة مئوية. ثم أضاف 2ML من الحل الجيلاتين استعداد لCA2 + / NH3 خليط. كان sonicated الخليط مع UP50H ultrasonicator (50W، 30kHz). خلال صوتنة، 60ML من 0.19M KH2بو4 وانخفاض بحكمة تضاف إلى الخليط.
وكان الحل كله سونيكاتيد ل 1h. تم فحص قيمه الأس الهيدروجيني والحفاظ عليها عند درجه الحموضة 9 في جميع الأوقات وتم تعديل نسبه Ca/P إلى 1.67. وقد تحقق الترشيح من الراسب الأبيض من قبل طرد ، مما ادي إلى الطين سميكه. وكانت عينات مختلفه المعالجة الحرارية في فرن أنبوب ل 2 حاء في درجات حرارة 100 ، 200 ، 300 و 400 درجه مئوية. التالي ، تم الحصول علي مسحوق الهلام-هاب في شكل محبب ، والتي كانت مطحونه إلى مسحوق غرامه وتتميز XRD ، FE-SEM و FT-IR. وتظهر النتائج ان ultrasonication معتدل ووجود الجيلاتين خلال مرحله النمو من هاب تعزيز التصاق اقل-مما ادي إلى أصغر وتشكيل شكل كروي العادية من هلام-هاب نانو-الجسيمات. سونيكيشن معتدل يساعد علي تخليق نانو الحجم الجسيمات هاب – بسبب تاثيرات التجانس بالموجات فوق الصوتية. وفي وقت لاحق ، ترتبط الأنواع التي من الهلام والكاربونيل من الجيلاتين بجزيئات النانو هاب خلال مرحله النمو عن طريق التفاعل بمساعده سونوكيميائي.
[Brundavanam وآخرون. 2011]

ترسب الصفائح الدموية هاب على التيتانيوم

Ozhukil Kollatha وآخرون. (2013) والمغلفة لوحات تي مع هيدروكسيباتيت. قبل الترسيب، والمتجانس تعليق هاب مع UP400S (400 واط جهاز الموجات فوق الصوتية مع H14 القرن بالموجات فوق الصوتية، والوقت صوتنة 40 ثانية. في السعة 75٪).

الفضة المطلية هاب

وضعت Ignatev وزملاء العمل (2013) طريقة التخليق الحيوى حيث أودعت الفضة النانوية (AgNp) على هاب للحصول على طلاء هاب مع خصائص مضادة للجراثيم وتقليل تأثير السامة للخلايا. لdeagglomeration من الفضة النانوية والترسيب على هيدروكسيباتيت، وHIELSCHER UP400S كان مستعملا.

تستخدم Ignatev وشريكه في العمل على UP400S جهاز التحقيق من نوع الموجات فوق الصوتية لإنتاج هاب المغلفة الفضة.

A الإعداد من محرك مغناطيسي وultrasonicator UP400S كان يستخدم لإعداد هاب المغلفة الفضة [Ignatev وآخرون 2013]


لدينا أجهزة الموجات فوق الصوتية القوية هي أدوات يمكن الاعتماد عليها لعلاج الجزيئات في micron- الفرعية ومدى نانو الحجم. إذا كنت ترغب في توليف، تفريق أو functionalize الجزيئات في أنابيب صغيرة لأغراض بحثية أو تحتاج لعلاج كميات كبيرة من عجائن نانو مسحوق للإنتاج التجاري – تقدم HIELSCHER وultrasonicator مناسبة لمتطلبات الخاص بك!
UP400S مع مفاعل بالموجات فوق الصوتية

الخالط بالموجات فوق الصوتية UP400S


اتصل بنا / اسأل عن مزيد من المعلومات

تحدث معنا حول متطلبات معالجة الخاص بك. وسوف نوصي معلمات الإعداد والتجهيز أكثر ملائمة للمشروع الخاص بك.





يرجى ملاحظة لدينا سياسة الخصوصية.


مراجع الادب

  • Brundavanam، R. K .؛ Jinag، Z.-T.، تشابمان، P .؛ لو، X.-T؛ Mondinos، N؛ فاوست، D؛ Poinern، G. E. J. (2011): تأثير مخفف الجيلاتين على الموجات فوق الصوتية التوليف بمساعدة حراريا النانو هيدروكسيباتيت. Ultrason. Sonochem. 18، 2011. 697-703.
  • [سنغيز], [ب.]; غوكسي, Y.; يلدز, n.; Aktas, Z.; Calimli, A. (2008): توليف وتوصيف جسيمات نانويه هيدرويابيت. الغرويات والأسطح A: فيسيتشيم. الهندسة الجوانب 322 ؛ 2008 ال29-33.
  • Ignatev، M .؛ رايباك، T .؛ Colonges، G؛ Scharff، W .؛ السوق، S. (2013): البلازما رش طلاء هيدروكسيباتيت مع الفضة النانوية. اكتا METALLURGICA Slovaca، 19/1. 2013. 20-29.
  • Jevtića، M .؛ Radulovićc، A .؛ Ignjatovića، N؛ Mitrićb، M .؛ Uskoković، D. (2009): تجميع الشواهد من بولي (د، ل-lactide-ك-glycolide) / هيدروكسيباتيت nanospheres الأساسية قذيفة تحت أشعة بالموجات فوق الصوتية. اكتا Biomaterialia 5/1. 2009. 208-218.
  • Kusrini، E؛ Pudjiastuti، A. R؛ Astutiningsih، S؛ Harjanto، S. (2012): إعداد هيدروكسيباتيت من الأبقار العظام من طرق الجمع بين الموجات فوق الصوتية ورذاذ تجفيف. تي. أسيوط. على المواد الكيميائية الحيوية الكيميائية والعلوم البيئية (ICBEE'2012) سنغافورة، 14-15 ديسمبر 2012.
  • Manafi، S؛ بديع، S.H. (2008): تأثير الموجات فوق الصوتية على التبلور نانو هيدروكسيباتيت عبر ويت الطريقة الكيميائية. الأشعة تحت الحمراء J فارما الخيال العلمي 4/2. 2008. 163-168
  • Ozhukil Kollatha، V؛ Chenc، Q؛ Clossetb، R .؛ Luytena، J .؛ Trainab، K .؛ Mullensa، S؛ Boccaccinic، A. R؛ Clootsb، R. (2013): AC DC مقابل الكهربي ترسب هيدروكسيباتيت على التيتانيوم. مجلة الجمعية الأوروبية السيراميك 33؛ 2013. 2715-2721.
  • Poinern، G.E.J؛ Brundavanam، R.K؛ ثي لو، X؛ فاوست، D. (2012): إن الخواص الميكانيكية للسيراميك المسامية المستمدة من 30 نانومتر الحجم الجسيمات مسحوق استنادا لهيدروكسيباتيت لالمحتملة الصلب هندسة الأنسجة التطبيقات. المجلة الأمريكية للهندسة الطبية الحيوية 2/6. 2012. 278-286.
  • [بوينرن], G.J.E.; بروندافانام, r.; ثي Le, X.; ديجورفيتش ، س. بروكيتش ، م. فوسيت ، d. (2011): الحرارية والتاثير بالموجات فوق الصوتية في تشكيل مقياس نانومتر هيدروكسيباتيت الحيوي السيراميك. المجلة الدولية لنانو 6 ؛ 2011.2083-2095.
  • [بوينرن], G.J.E.; بروندافانام, R.K.; Mondinos, n.; جيانغ, Z.-T. (2009): توليف وتوصيف نانوهيدروكسيباتيت باستخدام طريقه مساعده بالموجات فوق الصوتية. الفوق صوتيات سونوتشيميستري ، 16/4; 2009.469-474.
  • Soypan، I؛ ميل، M .؛ راميش، S؛ خالد، K.A: (2007): هيدروكسيباتيت مسامية العظام للتطبيقات الصناعية. علوم وتكنولوجيا المواد المتقدمة 8. 2007. 116.
  • Suslick، K. S. (1998): كيرك-Othmer موسوعة التكنولوجيا الكيميائية. 4 إد. J. ايلي & أبناء: نيويورك، المجلد. 26، 1998. 517-541.

بالموجات فوق الصوتية الأجهزة عن المقعد العلوي والإنتاج مثل UIP1500hd توفر درجة الصناعي الكامل.

جهاز الموجات فوق الصوتية UIP1500hd مع مفاعل التدفق من خلال