بالموجات فوق الصوتية بولي هيدروكسيل C60 (فوليرينول)
- فوليرين متعدد الهيدروكسيلات C60 القابل للذوبان في الماء ، والذي يسمى الفولرينول أو الفوليرول ، هو كاسح قوي للجذور الحرة وبالتالي يستخدم كمضاد للأكسدة في المكملات الغذائية والمستحضرات الصيدلانية.
- هيدروكسيل بالموجات فوق الصوتية هو تفاعل سريع وبسيط من خطوة واحدة ، والذي يستخدم لإنتاج C60 متعدد الهيدروكسيلات القابل للذوبان في الماء.
- يتميز C60 القابل للذوبان في الماء المركب بالموجات فوق الصوتية بجودة عالية ويستخدم في تطبيقات الأدوية والأداء العالي.
التوليف بالموجات فوق الصوتية خطوة واحدة من C60 بوليهيدرولكسيل
التجويف بالموجات فوق الصوتية هو تقنية متفوقة لإنتاج فوليرين C60 متعدد الهيدروكسيلات عالي الجودة ، وهو قابل للذوبان في الماء وبالتالي يمكن استخدامه في تطبيقات مختلفة في الأدوية والطب والصناعة. طور Afreen et al (2017) توليفة سريعة وبسيطة بالموجات فوق الصوتية من C60 متعدد الهيدروكسيلات الخالي من التلوث (المعروف أيضا باسم فوليرينول أو فوليرول). يستخدم التفاعل بالموجات فوق الصوتية من خطوة واحدة H2O2 وهو خال من استخدام كواشف الهيدروكسيل الإضافية ، مثل NaOH و H2SO4 ومحفزات نقل الطور (PTC) ، والتي تسبب شوائب في الفولرينول المركب. هذا يجعل تخليق الفولرينول بالموجات فوق الصوتية هو نهج أنظف لإنتاج الفولرينول. في الوقت نفسه ، إنها طريقة أسهل وأسرع لإنتاج C60 عالي الجودة وقابل للذوبان في الماء.
مسارات التفاعل المحتملة في التوليف بمساعدة الموجات فوق الصوتية من الفولرينول في وجود dil. H2O2 (30 ٪).
المصدر: Afreen et al. 2017
التوليف بالموجات فوق الصوتية من C60 للذوبان في الماء – خطوة بخطوة
للتحضير السريع والبسيط والأخضر ل Polyhydrxylated C60 ، وهو قابل للذوبان في الماء ، تتم إضافة 200 مجم من C60 النقي إلى 20 مل 30٪ H2O2 ويتم صوتينه مع نماذج الصوتنة UP200Ht أو UP200St. كانت معلمات الصوتنة سعة 30٪ ، 200 واط في الوضع النبضي لمدة 1 ساعة في درجة حرارة الغرفة. يتم وضع وعاء التفاعل في حمام مائي دائري مبرد من أجل الحفاظ على درجة الحرارة داخل الوعاء في درجة الحرارة المحيطة. قبل صوتنة ، C60 غير قابل للامتزاج في H2O2 المائي وهو خليط غير متجانس عديم اللون ، والذي يتحول إلى لون بني فاتح بعد 30 دقيقة من الموجات فوق الصوتية. في وقت لاحق ، في الدقيقة 30 التالية من الموجات فوق الصوتية يتحول إلى تشتت بني غامق تماما.
مانح الهيدروكسيل: يخلق التجويف المكثف المتولد بالموجات فوق الصوتية (= الصوتية) جذور مثل cOH و cOOH و cH من جزيئات H2O و H2O2. يعد استخدام H2O2 في الوسط المائي طريقة أكثر كفاءة لإدخال مجموعات -OH في قفص C60 بدلا من استخدام H2O فقط لتخليق الفولرينول. يلعب H2O2 دورا مهما في تكثيف الهيدروكسيل بالموجات فوق الصوتية.
هيدروكسيل بالموجات فوق الصوتية من C60 باستخدام dil. H2O2 (30٪) هو رد فعل سهل وسريع من خطوة واحدة لإعداد الفولرينول. يتطلب التفاعل بالموجات فوق الصوتية وقتا قصيرا فقط للتفاعل ، ويوفر نهجا أخضر ونظيفا مع متطلبات طاقة منخفضة ، وتجنب استخدام أي كواشف سامة أو أكالة للتوليف ، وتقليل عدد المذيبات المطلوبة لفصل وتنقية C60 (OH)8∙2H2O.
UP400St (400 وات، 24 كيلو هرتز) هو مشتت قوي بالموجات فوق الصوتية
مسار بولي هيدروكسيل بالموجات فوق الصوتية
عندما تقترن الموجات فوق الصوتية المكثفة بسائل ، فإن دورات الضغط المنخفض / الضغط العالي بالتناوب تخلق فقاعات فراغ في السائل. تنمو فقاعات الفراغ على مدى عدة دورات حتى لا تتمكن من امتصاص المزيد من الطاقة ، بحيث تنهار بعنف. أثناء انهيار الفقاعة ، تحدث تأثيرات فيزيائية شديدة مثل فروق درجات الحرارة والضغط المرتفعة ، وموجات الصدمة ، والنفاثات الصغيرة ، والاضطرابات ، وقوى القص ، إلخ. تعرف هذه الظاهرة بالموجات فوق الصوتية أو التجويف الصوتي. هذه القوى الشديدة من التجويف بالموجات فوق الصوتية تتحلل الجزيئات إلى جذور cOH و cOOH55.
افترض Afreen et al. (2017) أن التفاعل قد يتقدم في مسارين في وقت واحد. ترتبط جذور cOH كأنواع أكسجين تفاعلية (ROS) بقفص C60 لإعطاء الفولرينول (المسار الأول) ، و / أو جذور OH و cOOH تهاجم الروابط المزدوجة C60 التي تعاني من نقص الإلكترون في تفاعل نووي وهذا يؤدي إلى تكوين إيبوكسيد الفوليرين [C60On] كوسيط في المرحلة الأولى (المسار الثاني) وهو مشابه لآلية تفاعل Bingel. علاوة على ذلك ، فإن الهجوم المتكرر ل cOH (أو cOOH) على C60O عبر تفاعل SN2 ينتج عنه فوليرين متعدد الهيدروكسيل أو فوليرينول.
قد يحدث الإيبوكسيد المتكرر الذي ينتج مجموعات إيبوكسيد متتالية مثل C60O2 و C60O3. يمكن أن تكون مجموعات الإيبوكسيد هذه مرشحة محتملة لتوليد مواد وسيطة أخرى مثل إيبوكسيد الفوليرين الهيدروكسيلي أثناء انحلال الموجات فوق الصوتية (= التحلل الكيميائي الصوتي). بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يؤدي فتح الحلقة اللاحقة ل C60 (OH) xOy مع cOH إلى تكوين الفوليرينول. إن تكوين هذه المواد الوسيطة أثناء انحلال الموجات فوق الصوتية ل H2O2 أو H2O في وجود C60 أمر لا مفر منه ، ولا يمكن أن يمر وجودها في الفولرينول النهائي (على الرغم من وجود كمية ضئيلة) دون أن يلاحظها أحد. ومع ذلك ، نظرا لأنها موجودة فقط بكميات ضئيلة في الفوليرينول ، فمن غير المتوقع أن تسبب أي تأثير كبير. [أفرين وآخرون ، 2017]
أجهزة سونيك عالية الأداء لتشتت الفوليرين
Hielscher الفوق صوتيات لوازم صوتيات نوع التحقيق لمتطلباتك الخاصة: سواء كنت ترغب في صوتنة أحجام صغيرة على نطاق المختبر أو إنتاج تيار حجم كبير على نطاق صناعي، ومحفظة Hielscher من صوتيات عالية الأداء يقدم الحل الأمثل لتشتت الفوليرين الخاص بك. إن خرج الطاقة العالي وقابلية الضبط الدقيقة وموثوقية الموجات فوق الصوتية لدينا تضمن تلبية متطلبات العملية الخاصة بك. تجعل شاشات اللمس الرقمية وتسجيل البيانات التلقائي للمعلمات فوق الصوتية على بطاقة SD مدمجة تشغيل أجهزتنا بالموجات فوق الصوتية والتحكم فيها سهل الاستخدام للغاية.
متانة معدات الموجات فوق الصوتية Hielscher يسمح لعملية 24/7 في الخدمة الشاقة وفي البيئات الصعبة.
يمنحك الجدول أدناه مؤشرا على قدرة المعالجة التقريبية لأجهزة الموجات فوق الصوتية لدينا:
| حجم الدفعة | معدل التدفق | الأجهزة الموصى بها |
|---|---|---|
| 1 إلى 500 مل | 10 إلى 200 مل / دقيقة | UP100H |
| 10 إلى 2000 مل | 20 إلى 400 مل / دقيقة | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 إلى 20 لتر | 0.2 إلى 4 لتر / دقيقة | UIP2000hdT |
| 10 إلى 100 لتر | 2 إلى 10 لتر / دقيقة | UIP4000hdT |
| ن.أ. | 10 إلى 100 لتر / دقيقة | UIP16000 |
| ن.أ. | أكبر | مجموعة من UIP16000 |
اتصل بنا! / اسألنا!
معالجات بالموجات فوق الصوتية عالية الطاقة من المختبر إلى النطاق التجريبي والصناعي.
الأدب / المراجع
- ساديا أفرين ، كاستوري موثوسامي ، سيفاكومار مانيكام (2018): كيمياء سونو نانو: حقبة جديدة من توليف المواد النانوية الكربونية متعددة الهيدروكسيل مع مجموعات الهيدروكسيل وجوانبها الصناعية. الموجات فوق الصوتية سونوكيمياء 2018.
- ساديا أفرين ، كاستوري موثوسامي ، سيفاكومار مانيكام (2017): الترطيب أو الهيدروكسيل: التوليف المباشر للفولرينول من الفوليرين البكر [C60] عبر التجويف الصوتي في وجود بيروكسيد الهيدروجين. RSC Adv. ، 2017 ، 7 ، 31930-31939.
- غريغوري ف. أندريفسكي ، فاديم إ. بروسكوف ، أرتيم أ. تيخوميروف ، سيرجي ف. جودكوف (2009): خصائص التأثيرات المضادة للأكسدة والإشعاعية للنانو الفوليرين C60 المائي في المختبر وفي الجسم الحي. بيولوجيا الجذور الحرة & الطب 47 ، 2009. 786–793.
- ميهايلو جيجوف ، بوريفوي أدناديفيتش ، بوريفوي أدناديفيتش ، يلينا دي يوفانوفيتش (2016): تأثير المجال بالموجات فوق الصوتية على حركية متساوي الحرارة لبولي هيدروكسيل الفوليرين. علم التلبيد 2016 ، 48 (2): 259-272.
- هيروتاكا يوشيوكا ، ناوكو يوي ، كاناكا ياتابي ، هيروتو فوجيا ، هاروكي موشا ، هيساتيرو ، ري كاراساوا ، كازو يودوه (2016): تمنع الفوليرين C60 متعدد الهيدروكسيلات نشاط تقويضي الخلايا الغضروفية بتركيزات نانوية في هشاشة العظام. مجلة هشاشة العظام 2016 ، 1: 115.
[/ تبديل]
حقائق تستحق المعرفة
C60 فوليرين
الفوليرين C60 (المعروف أيضا باسم بوكيبول أو بكمنستر فوليرين) هو جزيء مبني من 60 ذرة كربون ، مرتبة على شكل 12 خماسية و 20 سداسية. شكل جزيء C60 يشبه كرة القدم. الفوليرين C60 هو أحد مضادات الأكسدة غير السامة التي تظهر قوة 100-1000 أعلى من فيتامين E. على الرغم من أن C60 نفسه غير قابل للذوبان في الماء ، فقد تم تصنيع العديد من مشتقات الفوليرين عالية الذوبان في الماء مثل فولينيرول.
تستخدم الفوليرين C60 كمضاد للأكسدة وكمستحضرات صيدلانية حيوية. وتشمل التطبيقات الأخرى علوم المواد ، والخلايا الكهروضوئية العضوية (OPV) ، والمحفزات ، في تنقية المياه والحماية من المخاطر البيولوجية ، والطاقة المحمولة ، والمركبات والأجهزة الطبية.
ذوبان C60 النقي:
- في الماء: غير قابل للذوبان
- في ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO): غير قابل للذوبان
- في التولوين: قابل للذوبان
- في البنزين: قابل للذوبان
الهيكل السطحي للفوليرين C60
المصدر: يوشيوكا وآخرون 2016
بولي هيدروكسيل C60 / فولينرول
فوليرنيرول أو فوليرول هي جزيئات C60 متعددة الهيدروكسيلات (فوليرين C60 مائي: C60هيفن). يقدم تفاعل التحلل المائي مجموعات الهيدروكسيل (-OH) إلى جزيء C60. جزيئات C60 التي تحتوي على أكثر من 40 مجموعة هيدروكسيل لها قابلية ذوبان أعلى في الماء (>50 ملغ/مل). توجد هذه الجسيمات كجسيمات نانوية أحادية التشتت في الماء ، ولها تأثير تلميع شجاع. أنها تظهر خصائص مضادة للأكسدة ومضادة للالتهابات متفوقة. الفوليرين متعدد الهيدروكسيلات (فوليرينول; يمكن إذابة C60 (OH) n) في بعض الكحولات ثم ترسيبها في عملية كهروكيميائية ، مما يؤدي إلى تكوين فيلم نانوكربوني على المصعد. تستخدم أفلام الفولرينول كطلاء متوافق حيويا ، خامل للأجسام البيولوجية ويمكن أن يسهل دمج الأشياء غير البيولوجية في أنسجة الجسم.
ذوبان فولينيرول:
- في الماء: قابل للذوبان ، يمكن أن يصل >50 ملغ/مل
- في ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO): قابل للذوبان
- في الميثانول: قابل للذوبان بشكل طفيف
- في التولوين: غير قابل للذوبان
- في البنزين: غير قابل للذوبان
لون: فوليرينول تحمل أكثر من 10 مجموعات OH تظهر اللون البني الداكن. مع تزايد عدد مجموعات –OH ، يتحول اللون تدريجيا من البني الداكن إلى الأصفر.
ذوبان ذوبان C60 (OH) 8.2H2O مقارنة ب C60 في المذيبات المختلفة. المصدر: Afreen et al. 2017
تطبيقات واستخدام الفوليرينول:
- الأدوية: الكواشف التشخيصية ، الأدوية الفائقة ، مستحضرات التجميل ، الرنين المغناطيسي النووي (NMR) مع المطور. تقارب الحمض النووي ، الأدوية المضادة لفيروس نقص المناعة البشرية ، الأدوية المضادة للسرطان ، أدوية العلاج الكيميائي ، إضافات مستحضرات التجميل والبحث العلمي. بالمقارنة مع الشكل البكر ، فإن الفوليرين متعدد الهيدروكسيلات له تطبيقات محتملة أكثر بسبب قابليته المحسنة للذوبان في الماء. لقد وجد أن الفوليرول يمكن أن يقلل من السمية القلبية لبعض الأدوية ويمنع فيروس نقص المناعة البشرية - البروتياز وفيروس التهاب الكبد الوبائي سي والنمو غير الطبيعي للخلايا. علاوة على ذلك ، أظهروا قدرات ممتازة على كسح الجذور الحرة ضد أنواع الأكسجين التفاعلية والجذور في ظل الظروف الفسيولوجية.
- الطاقة: بطارية شمسية ، خلية وقود ، بطارية ثانوية.
- الصناعة: مواد مقاومة للتآكل ، مواد مثبطة للهب ، مواد تشحيم ، إضافات بوليمر ، غشاء عالي الأداء ، محفز ، ماس اصطناعي ، سبائك صلبة ، سائل لزج كهربائي ، مرشحات حبر ، طلاءات عالية الأداء ، طلاءات مقاومة للحريق ، تصنيع المواد النشطة بيولوجيا ، مواد الذاكرة ، الخصائص الجزيئية وغيرها من الخصائص المدمجة ، المواد المركبة إلخ.
- صناعة المعلومات: وسيط تسجيل أشباه الموصلات ، المواد المغناطيسية ، حبر الطباعة ، الحبر ، الحبر ، الورق لأغراض خاصة.
- الأجزاء الإلكترونية: أشباه الموصلات فائقة التوصيل ، الثنائيات ، الترانزستورات ، المحث.
- المواد البصرية ، الكاميرا الإلكترونية ، أنبوب العرض الفلوري ، المواد البصرية غير الخطية.
- البيئة: امتصاص الغاز ، تخزين الغاز.