HPLC kolonları üçün nanohissəciklərin ultrasəslə funksionallaşdırılması
Yüksək effektivlikli maye xromatoqrafiyası (HPLC) mürəkkəb qarışıqların ayrılması və təhlili üçün əsas texnologiyadır və əczaçılıq, biokimya və ətraf mühit elmləri kimi sahələrin təməlini təşkil edir. HPLC-nin effektivliyini müəyyən edən mühüm amil onun çox vaxt silisium dioksid və ya nüvə–qabıq nanohissəciklərindən ibarət stasionar fazasının quruluşu və funksionallaşdırılmasıdır. Hielscher zond tipli sonikatorlarından istifadə etməklə hissəciklərin ultrasəslə funksionallaşdırılması nanohissəciklərin sintezində və modifikasiyasında misilsiz səmərəlilik, miqyaslandırılma imkanı və dəqiqlik təmin edir.
Silisium dioksid nanohissəcikləri: HPLC kolonlarının əsası
Silisium dioksid nanohissəcikləri böyük xüsusi səth sahəsi, mexaniki möhkəmliyi və kimyəvi baxımdan çoxşaxəli tətbiq imkanları ilə tanınır. Onların səthi silanol qrupları ilə zəngindir; bu qruplar xüsusi ayırma proseslərinə uyğunlaşdırılmış müxtəlif stasionar fazalar yaratmaq üçün kimyəvi yolla modifikasiya edilə bilər. Hissəcik ölçüsünün və məsamə quruluşunun vahidliyi kolonun yüksək effektivliyi və ayırdetmə qabiliyyəti üçün mühüm əhəmiyyət daşıyır.
Lakin silisium dioksid nanohissəciklərinin sintezində və funksionallaşdırılmasında çətinlik vahid dispersiyaya və səth modifikasiyasına dəqiq nəzarətə nail olmaqdır. Sintez və ya örtükçəkmə prosesləri zamanı aqlomerasiya kolonun iş göstəricilərini zəiflədə bilər. Məhz burada ultrasəs texnologiyaları, xüsusilə zond tipli sonikatorlar əvəzolunmaz olur.
UIP2000hdT sonikatoru silisium dioksid nanohissəciklərinin və nüvə–qabıq nanohissəciklərinin sənaye miqyasında sintezi üçün nəzərdə tutulub.
Nüvə–qabıq nanohissəcikləri: növbəti nəsil
Bərk nüvəyə və məsaməli qabığa malik nüvə–qabıq nanohissəcikləri silisium dioksidin böyük xüsusi səth sahəsinin üstünlüklərini daha kiçik hissəciklərin qısalmış diffuziya yolları ilə birləşdirir. Bu quruluş piklərin genişlənməsini və əks təzyiqi minimuma endirərək onları ultra yüksək effektivlikli maye xromatoqrafiyası (UHPLC) üçün ideal edir. Bu mürəkkəb strukturların funksionallaşdırılması vahidliyi və stabilliyi təmin etmək üçün qabaqcıl üsullar tələb edir. Sonikasiya nüvə hissəciyini funksional qabıqla funksionallaşdırmaq üçün ideal vasitədir. Mezoməsaməli hissəciklər nüvə–qabıq hissəciklərinin geniş yayılmış növüdür.
Sonikasiya ilə mezoməsaməli silisium dioksid hissəcikləri
Mezoməsaməli silisium dioksid hissəciklərinin ultrasəslə sintezi qabaqcıl HPLC kolon materiallarının hazırlanmasında əsaslı yenilikdir. Bu hissəciklər üzərini örtən məsaməli qabıqla əhatələnmiş bərk nüvədən ibarət xüsusi quruluşa malikdir; bu quruluş məsaməsiz və tam məsaməli materiallar arasındakı boşluğu doldurur. Məsaməli qabıq aktiv ayırıcı təbəqə kimi xidmət edir, analitlərlə sürətli qarşılıqlı təsiri asanlaşdırır və eyni zamanda stasionar faza daxilində diffuziya yollarını əhəmiyyətli dərəcədə qısaldır. Quruluşun bu cür optimallaşdırılması ölü həcmi minimuma endirir və kütlə ötürülməsinin səmərəliliyini artırır, nəticədə ayırma daha sürətli olur və ayırdetmə qabiliyyəti yaxşılaşır. Sonikasiya bu sintez prosesində mühüm rol oynayır və məsamələrin vahid formalaşmasını, qabıq qalınlığına dəqiq nəzarəti və vahid dispersiyanı təmin etmək üçün kavitasiya qüvvələrindən istifadə edir. Ultrasəs emalı yüksək effektivlikli xromatoqrafiyanın ciddi tələblərinə uyğunlaşdırılmış, xüsusiyyətləri yüksək dərəcədə eyni olan mezoməsaməli silisium dioksid hissəciklərinin etibarlı istehsalına imkan verir.
UIP16000 (16kW) sənaye sonikatoru nanohissəciklərin sintezi və funksionallaşdırılması üçün geniş istifadə olunur.
Nanohissəciklərin funksionallaşdırılmasında sonikasiyanın rolu
Hielscher Ultrasonics tərəfindən hazırlanmış cihazlar kimi zond tipli ultrasəs sonikatorları maye mühitlərdə kavitasiya yaratmaq üçün yüksək tezlikli səs dalğalarından istifadə edir. Bu proses böyük enerji ilə içəriyə doğru çökən mikroskopik qabarcıqlar yaradır və nəticədə yüksək temperatur və təzyiqə malik lokal sahələr əmələ gəlir. Bu unikal hadisə nanohissəciklərin sintezində və funksionallaşdırılmasında bir sıra üstünlüklər təmin edir:
- Səmərəli dispersləşdirmə: Ultrasəs kavitasiyası aqlomeratları parçalayır və nanohissəciklərin homogen suspenziyasını təmin edir. Bu vahid dispersiya nanohissəciklərə dəqiqliklə örtük çəkilməsi və ya onların funksionallaşdırılması üçün mühüm əhəmiyyət daşıyır.
- Sürətləndirilmiş reaksiya kinetikası: Kavitasiya zamanı ayrılan güclü enerji kimyəvi reaksiyaları sürətləndirir, silanlaşdırma və ya liqand birləşdirilməsi kimi funksionallaşdırma mərhələlərinin emal müddətini azaldır.
- Miqyaslandırılma imkanı və təkrarlana bilmə: Hielscher zond tipli sonikatorları laboratoriya səviyyəsindən sənaye səviyyəsinədək miqyaslandırıla bilir və funksionallaşdırılmış nanohissəciklərin böyük miqdarlarda sabit xüsusiyyətlərlə istehsalını təmin edir.
- Ekoloji cəhətdən əlverişli proses: Ultrasəs emalı çox vaxt daha az kimyəvi reagent və daha aşağı temperatur tələb edir ki, bu da yaşıl kimya prinsiplərinə uyğundur.
Hielscher sonikatorları ilə sənaye miqyasında sintez
Hielscher Ultrasonics keyfiyyəti zəiflətmədən funksionallaşdırılmış nanohissəcikləri böyük həcmlərdə istehsal edə bilən sənaye miqyaslı sonikasiya sistemlərinin aparıcı istehsalçısıdır. Alman mühəndisliyi və keyfiyyət standartları Hielscher sonikatorlarını tədqiqatda və sənayedə üstünlük verilən sistemlərə çevirir. Hielscher sonikatorlarının əsas xüsusiyyətlərinə aşağıdakılar daxildir:
- İdarə olunan amplituda: Kavitasiya intensivliyinə dəqiq nəzarəti təmin edir və nanohissəciklərin ölçüsünü və səth xüsusiyyətlərini incə tənzimləməyə imkan verir.
- Fasiləsiz axın reaktorları: Sabit keyfiyyətlə irimiqyaslı istehsalı asanlaşdırır.
- İnteqrasiya olunmuş monitorinq: Qabaqcıl sistemlər prosesləri optimallaşdırmaq və təkrarlana bilməni təmin etmək üçün temperaturun, təzyiqin və verilən enerjinin real vaxtda izlənməsini təklif edir. Məlumatların CSV faylı şəklində avtomatik qeydə alınması müstəsna sabitliyə imkan verir və qüvvədə olan Yaxşı İstehsalat Təcrübələrinin (cGMP) meyarlarına uyğun istehsalı asanlaşdırır.
- yüksək səmərəlilik
- ən müasir texnologiya
- etibarlılıq və dayanıqlılıq
- tənzimlənən, dəqiq proses nəzarəti
- partiyalarla və axın xəttində emal
- istənilən həcm üçün
- intellektual proqram təminatı
- ağıllı funksiyalar (məsələn, proqramlaşdırılma, məlumatların qeydə alınması, uzaqdan idarəetmə)
- asan və təhlükəsiz istismar
- az texniki xidmət tələbi
- CIP (yerində təmizləmə) Almaniyada istehsal olunub
Layihələndirmə, istehsal və məsləhət xidmətləri – Almaniyada yaradılan keyfiyyət
Hielscher ultrasəs cihazları ən yüksək keyfiyyət və layihələndirmə standartları ilə tanınır. Dayanıqlılıq və asan istismar ultrasəs cihazlarımızın sənaye müəssisələrinə problemsiz inteqrasiyasına imkan verir. Hielscher ultrasəs cihazları sərt şəraitin və yüksək tələblər qoyan mühitlərin öhdəsindən asanlıqla gəlir.
Hielscher Ultrasonics ISO sertifikatlı şirkətdir və ən müasir texnologiya ilə istifadə rahatlığını birləşdirən yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs cihazlarına xüsusi diqqət yetirir. Əlbəttə, Hielscher ultrasəs cihazları CE normalarına uyğundur və UL, CSA və RoHs tələblərinə cavab verir.
Aşağıdakı cədvəl ultrasəs cihazlarımızın təxmini emal gücü barədə məlumat verir:
| Partiyanın həcmi | Axın sürəti | Tövsiyə olunan cihazlar |
|---|---|---|
| 0,5–1,5mL | n.a. | VialTweeter |
| 1–500mL | 10–200mL/min | UP100H |
| 10–2000mL | 20–400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1–20L | 0,2–4L/min | UIP2000hdT |
| 10–100L | 2–10L/min | UIP4000hdT |
| 15–150L | 3–15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10–100L/min | UIP16000 |
| n.a. | daha yüksək | cihazlar qrupu: UIP16000 |
HPLC kolonlarında tətbiqlər
HPLC kolonlarında ultrasəslə funksionallaşdırılmış silisium dioksid və nüvə–qabıq nanohissəciklərinin istifadəsi iş göstəricilərinin əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşmasına gətirib çıxarıb:
- Yaxşılaşdırılmış ayırdetmə qabiliyyəti: Vahid şəkildə funksionallaşdırılmış nanohissəciklər xromatoqrafik zolaqların genişlənməsini azaldaraq ayırma səmərəliliyini artırır.
- Daha yüksək nümunə emalı məhsuldarlığı: Ultrasəslə emal olunmuş nanohissəciklərlə doldurulmuş kolonlarda əks təzyiq daha aşağı olur və bu, daha yüksək axın sürətlərinə imkan verir.
- Tələblərə uyğun tənzimlənən selektivlik: Dəqiq funksionallaşdırma stasionar faza ilə analitlər arasında qarşılıqlı təsirləri tələblərə uyğunlaşdırmağa imkan verir və tətbiq sahələrini genişləndirir.
Nanohissəciklərin ultrasəslə modifikasiyası haqqında daha ətraflı oxuyun!
UP400ST zond tipli sonikatoru silisium dioksid nanohissəciklərinin dispersləşdirilməsi və funksionallaşdırılması üçün nəzərdə tutulub
Ədəbiyyat / İstinadlar
- Charlie Tobias, Estela Climent, Kornelia Gawlitza, Knut Rurack (2021): Polystyrene Microparticles with Convergently Grown Mesoporous Silica Shells as a Promising Tool for Multiplexed Bioanalytical Assays.
ACS Applied Materials & Interfaces 2021 13 (1), 207-218. - Sharma, S.D.; Singh, S. (2013): Synthesis and Characterization of Highly Effective Nano Sulfated Zirconia over Silica: Core-Shell Catalyst by Ultrasonic Irradiation. American Journal of Chemistry 2013, 3(4): 96-104.
- Andrew P. Cádiz Bedini, Benjamin Klingebiel, Martina Luysberg, Reinhard Carius (2017): Sonochemical synthesis of hydrogenated amorphous silicon nanoparticles from liquid trisilane at ambient temperature and pressure. Ultrasonics Sonochemistry, Volume 39, 2017. 883-888.
- Spitzmüller, L., Nitschke, F., Rudolph, B. et al. (2023): Dissolution control and stability improvement of silica nanoparticles in aqueous media. Journal of Nanoparticle Research 25, 40; 2023.
- Florian Guignard, Marco Lattuada (2015): Template-Assisted Synthesis of Janus Silica Nanobowls. Langmuir 31 (16), 2015. 4635-4643.
Tez-tez verilən suallar
Silisium dioksid nədir?
Silisium dioksid (SiO₂) silisium və oksigendən ibarət, kvarsda, qumda və müxtəlif minerallarda rast gəlinən təbii birləşmədir. Sərt, kimyəvi cəhətdən stabil material olması səbəbindən sənayedə geniş istifadə olunur və şüşə istehsalında, elektronikada və tikintidə mühüm əhəmiyyət daşıyır. Silisium dioksid bioloji sistemlərdə də mövcuddur və bitkilərin quruluşunda rol oynayır.
Nano-silisium dioksid nədir?
Nano-silisium dioksid hissəcik ölçüləri adətən 100 nanometrdən kiçik olan, silisium dioksidin ultraxırda formasıdır. Həcmli silisium dioksidlə müqayisədə böyük xüsusi səth sahəsi, daha yüksək reaksiya qabiliyyəti və yaxşılaşdırılmış mexaniki və termik stabillik kimi unikal xüsusiyyətlər nümayiş etdirir. Bu xüsusiyyətlər nano-silisium dioksidi betonun möhkəmləndirilməsi, örtüklər, dərmanların çatdırılması sistemləri kimi tətbiqlərdə, eləcə də polimer və kompozitlərdə doldurucu kimi qiymətli edir.
HPLC nədir?
Yüksək effektivlikli maye xromatoqrafiyası (HPLC) qarışıqdakı komponentləri ayırmaq, identifikasiya etmək və onların miqdarını müəyyənləşdirmək üçün istifadə olunan analitik üsuldur. Bu üsul maye nümunənin yüksək təzyiq altında stasionar faza ilə doldurulmuş kolondan keçirilməsini nəzərdə tutur. Nümunədəki müxtəlif birləşmələr stasionar faza ilə fərqli dərəcələrdə qarşılıqlı təsirə girir və buna görə müxtəlif vaxtlarda elüsiya olunur; bu da onların aşkarlanmasına və təhlilinə imkan verir. HPLC dəqiqliyi və çoxşaxəli tətbiq imkanları sayəsində əczaçılıqda, ətraf mühitin yoxlanılmasında və biokimyada geniş istifadə olunur.
HPLC kolonları nə ilə doldurulur?
HPLC kolonları adətən kiçik, məsaməli hissəciklərdən, ən çox isə silisium dioksid əsaslı materiallardan ibarət stasionar faza ilə doldurulur. Bu hissəciklər çox vaxt tərs fazalı xromatoqrafiya üçün C18 (oktadesil) və ya normal fazalı xromatoqrafiya üçün digər polyar qruplar kimi funksional qruplarla kimyəvi yolla modifikasiya edilir. Stasionar fazanın seçimi analitlərin təbiəti və hərəkətli fazanın tərkibi kimi ayırma tələblərindən asılıdır.
Hielscher Ultrasonics yüksək məhsuldarlıqlı ultrasəs homogenizatorlarını laboratoriya ölçüsündən sənaye ölçüsünədək istehsal edir.