Hajelscher ultrazvuk tehnologije

Sono-Sinteza Nano-Hidroksiapatit

Hidroksiapatit (HA ili HAp) je veoma prometnom bioaktivni keramika za medicinske svrhe zbog svoje sličnu strukturu kosti materijala. ultrazvučno pomoć sinteze (sono-sinteza) hidroksiapatita je uspješna tehnika za proizvodnju nanostrukturni HAp na najvišim standardima kvalitete. Ultrazvučnog put omogućava da proizvede nano-kristalni HAp kao i izmijenjena čestice, npr core-shell nanospheres, i kompozita.

Hidroksiapatit: svestran Mineral

Hydroxylapatite ili hidroksiapatit (HAp, također HA) je mineral oblik kalcija apatita prirodno sa formulom Ca5(PO4)3(OH). Da označi da je kristal jedinične ćelije se sastoji od dva entiteta, to je obično pišu Ca10(PO4)6Oh2. Hydroxylapatite je hidroksilne endmember kompleksa apatita grupe. U OH- ion može zamijeniti fluorida, klorida ili karbonata, proizvodeći fluorapatita ili chlorapatite. To kristalizira u heksagonalne kristalne sistema. HAp je poznat kao kost materijala kao i do 50 tež% kostiju je modifikovana oblik hidroksiapatita.
U medicini, nanostrukturni porozan HAp je zanimljiv materijal za veštačke aplikacija kosti. Zbog dobre biokompatibilnost u kontaktu kosti i njegovo slične kemijski sastav na koštani materijal, porozne HAp keramike je pronašao ogromnu primjenu u biomedicini, uključujući regeneraciju koštanog tkiva, proliferaciju i isporuke droge.
"U inženjering koštano tkivo se primjenjuje kao materijal za punjenje za koštanih defekata i povećanje, veštačke kosti graft materijal, a revizija proteze operaciju. Njegova visoka površine dovodi do odličan osteoconductivity i resorbability pružajući brz kost urastanje. "[Soypan et al. 2007] Dakle, mnogi moderni implantati su obloženi hydroxylapatite.
Još jedan obećavajući primjena mikrokristalnim hydroxylapatite je njegova upotreba kao “izgradnju kostiju” dopuni sa superiornim apsorpciju u odnosu na kalcij.
Uz njegovu upotrebu kao popravak materijal za kosti i zube, druge aplikacije HAp mogu se naći u katalizu za proizvodnju umjetnih gnojiva, kao spoj u farmaceutske proizvode, proteinima hromatografije aplikacije i procese tretmana vode.

Snaga Ultrazvuk: efekti i uticaj

Sonicacija se opisuje kao proces u kojem se koristi akustično polje, koje je u kombinaciji s tekućem mediju. Valovi na ultrazvuku se razmnožavanje u tekućem i proizvode naizmenski veliki pritisak/niski ciklus pritiska (kompresiju i rarnost). Tokom faze rarneaktivnosti pojavljuju se mali vakum u tekućem stanju, koji raste preko raznih visokog pritiska/niske ciklusa pritiska sve dok mjehur ne može apsorbirati više energije. U ovoj fazi, mehurići se nasilno urušava tokom kompresijske faze. Tokom takvog kolapsa, velika količina energije je objavljena u obliku šok talasa, visokih temperatura (pristupaka). 5, 000K) i pritisak (pristupax. 2, 000atm). Nadalje, te "vrele mrlje" karakteriziraju vrlo visoke stope hlađenja. Implozija balona također rezultira tekućim mlaznjakom do 280m/s brzine. Ovaj fenomen je u pitanju.
Kada ovim ekstremnim snagama koje se stvaraju tokom raspada često je kavitacija mjehurića, proširiti u sonicated medij, čestice i kapljice su pogođeni – rezultira interparticle sudara tako da se čvrste Shatter. Na taj način, čestica smanjenje veličine, kao što su glodanje, sprečavanju grupisanja malih čestica, a disperzija postiže se. Čestice može biti diminuted na submicron- i nano-veličine.
Pored mehaničkih efekata, moćni sonication mogu stvoriti slobodne radikale, smicanje molekula, i aktivirajte čestice površine. Ove fenomen je poznat kao sonochemistry.

sono-sinteze

Ultrazvučni tretman rezultata cisterne u vrlo fine čestice sa čak distribucije, tako da se stvaraju još nukleacije lokacije za padavine.
HAp čestice sintetiziran pod ultrasonication pokazuju smanjen nivo aglomeracije. Donji tendencija da se aglomeracija ultrazvučno sintetiziran HAp potvrđeno je npr analizom FESEM (Field emisije skeniranja elektronske mikroskopije) od Poinern et al. (2009).

Ultrazvuk pomaže i promoviše kemijske reakcije ultrazvučne kavitacije i njegove fizičke efekte koji direktno utiču čestica morfologije u fazi rasta. Glavne prednosti ultrasonication rezultat pripreme najfiniji reakcije mešavine

  • 1) povećana brzina reakcije,
  • 2) smanjen vrijeme obrade
  • 3) ukupno poboljšanje u efikasno korištenje energije.

Poinern et al. (2011) razvio mokro-kemijske put koji koristi kalcijum nitrat tetrahydrate (Ca [NO3] 2 · 4H2O) i kalij dihidrogen fosfata (KH2PO4) kao glavni reaktanata. Za kontrolu pH vrednost u toku sinteze, dodan je amonij hidroksid (NH4OH).
Ultrazvuk procesor je bio UP50H (50 W, 30 kHz, MS7 dihtovanje w / 7 promjer mm) od Hielscher Ultrasonics.

Koraci sinteze nano-HAP:

A 40 ml rastvora 0.32M Ca (NO3)2 · 4 ः2O je pripremljen u maloj posudi. Rješenje pH je zatim prilagođen 9.0 sa oko 2.5ml NH4OH. Rešenje je sonicated sa UP50H na 100% postavka amplitude za 1 sat.
Na kraju prvog sata 60 ml rastvora 0.19m [KH2PO4] Tada je polako dodao kapima u prvo rješenje, dok prolazi kroz drugi sat ultrazvučnog zračenja. Tokom procesa miješanja, pH vrijednost je provjerena i održava u 9 sati, dok je Ca odnos / P održavana je na 1.67. Rješenje je zatim filtriran koristeći centrifugiranje (~ 2000 g), nakon čega je rezultanta bijelog taloga proporcija u broj uzoraka za termičku obradu.
Prisustvo ultrazvuka u postupku sinteze prije termičke obrade ima značajan utjecaj na formiranje početne nano-HAP čestica prekursora. To je zbog veličine čestica koje se odnose na nukleacije i obrazac rasta materijala, što se odnosi na stupanj super zasićenja unutar tečne faze.
Pored toga, i veličina čestica i morfologiji mogu direktno uticati tokom ovog procesa sinteze. Efekat povećanja ultrazvuk snage od 0 do 50W pokazala da je moguće da se smanji veličina čestica prije termičke obrade.
Sve veći ultrazvuk moći koristiti za ozračiti tekućine pokazuju da veći broj mjehurića / kavitacije su se proizvodi. To zauzvrat proizvela više nukleacije stranicama, a kao rezultat toga, čestice formirane oko ove lokacije su manji. Osim toga, čestice izloženi duže ultrazvučne zračenje pokazuju manje aglomeracije. Naknadni FESEM podaci potvrdio je smanjen aglomeracije čestica kada se ultrazvuk koristi u procesu sinteze.
Nano-HAp čestica u rasponu veličine nanometarske i sferne morfologija su proizvedeni pomoću mokre kemijske padavina tehniku ​​u prisustvu ultrazvuka. Utvrđeno je da je struktura kristalne i morfologije rezultat nano-HAP prah bio zavisi od snage ultrazvučnog izvora zračenja, i naknadne termičke obrade koristi. Bilo je očigledno da je prisustvo ultrazvuka u procesu sinteze promovisao hemijske reakcije i fizičke efekte koji kasnije proizveo ultrafino nano HAp prah nakon termičke obrade.

Kontinuirano ultrasonication sa protokom stakla ćeliju

Sonication u ultrazvučnoj reaktor komoru

hydroxyapatite:

  • glavni mineral anorganski kalcij fosfat
  • visoke biokompatibilnosti
  • sporo biorazgradivost
  • osteokonduktivan
  • netoksični
  • non-imunogeni
  • može se kombinirati sa polimera i / ili stakla
  • dobra matrica apsorpciju strukturu za druge molekule
  • odličan zamjena za kost

Ultrazvučni Homogenizatori su moćno sredstvo za sintezu i funkcionalizuje čestice, kao što su HAp

Sonda tipa ultrasonicator UP50H

HAp Sinteza preko Ultrazvučni Sol-gel Route

Ultrazvučno pomagao sol-gel put za sintezu nanostrukturnih HAp čestica:
materijal:
– reagensi: Kalcijum nitrat Ca (NO3)2, Di-amonijev hidrogen fosfat (NH4)2HPO4, Natrijum hydroxyd NaOH;
– 25 ml epruvete

  1. Rastvoriti Ca (NO3)2 i (NH4)2HPO4 u destilirane vode (molarni odnos kalcijuma fosfora: 1.67)
  2. Dodajte malo NaOH do rješenja kako bi pH oko 10.
  3. Ultrazvučni tretman sa UP100H (Dihtovanje MS10, amplituda 100%)
  • Hidrotermalne sinteze su obavljeni na 150 ° C za 24 h u električnom peći.
  • Nakon reakcije, kristalni HAp može se bere centrifugiranje i pranje dejonizovanom vodom.
  • Analiza dobijenih HAp nanopowder od mikroskopije (SEM, TEM,) i / ili spektroskopije (FT-IR). Sintetizirani HAp nanočestice pokazuju visok kristalnosti. Različite morfologije može posmatrati u zavisnosti od vremena sonication. Više sonication može dovesti do jedinstvenog HAp nanoštapovi sa visokim omjer i ultra-visoke kristalnosti. [CP. Manafi et al. 2008]

Modifikacija HAp

Zbog svoje lomljivost, primjena čistog HAp je ograničen. U materijalnom istraživanja su učinjeni veliki napori da se mijenjati HAp polimeri od prirodnih kosti je kompozitni uglavnom se sastojao od nano-veličine, igličastih HAp kristala (računi za oko 65wt% kosti). Je ultrazvučno pomogao modifikacija HAp i sinteze kompozita sa poboljšanim karakteristikama materijala nudi višestruke mogućnosti (vidi nekoliko primjera ispod).

Praktični primjeri:

Sinteza nano-HAp

U studiji Poinern et al. (2009), a Hielscher UP50H sonda tipa ultrasonicator je uspješno koristi za sono-sintezu HAp. Sa povećanjem ultrazvuk energije, veličina čestice HAp kristalita smanjen. Nanostrukturnih Hidroksiapatit (HAp) je pripremljen od strane ultrazvučno pomoć tehnika mokro padavina. Ca (NO3) I KH25PO4 werde koristi kao glavni materijal i NH3 kao taložnik. Hidrotermalne padavina pod ultrazvučnim zračenje je rezultiralo nano-veličine HAp čestice sa sferični morfologijom u rasponu nano metar veličine (cca. 30nm ± 5%). Poinern i kolege pronašli sono-hidrotermalna sinteza ekonomske put sa snažnim sposobnost scale-do komercijalnu proizvodnju.

Sinteza gelantine-hidroksiapatit (gel-HAp)

Brundavanam i kolege su uspješno pripremili gelantine-hidroksiapatit (gel-HAp) kompozitni pod blagim uvjetima sonication. Za pripremu gelantine-hidroksiapatita, 1g želatina je potpuno otopljen u 1000mL MilliQ vode na 40 ° C. 2mL pripremljenog želatina rješenje je zatim dodan u Ca2 + / NH3 mješavina. Smeša je sonicated sa UP50H ultrasonicator (50W, 30kHz). Tokom sonication, 60ml 0.19m KH2PO4 su drop-mudro dodan u mješavinu.
Cijelo rješenje je sonicirano za 1h. PH vrijednost je provereno i održavana na pH-9 sve vreme i omjer je prilagođen na 1,67. Filtriranje bijele padavine postignuto je centrifugacijom, što rezultira gustim đubrivama. Različiti uzorci su bili tretirani u podzemnoj peći za 2h na temperaturama od 100, 200, 300 i 400 °C. I tako, gel-Haš puder u obliku granisa je dobijen, koji je bio prikovan za fini prah i karakterizirao ga je XRD, FE-SEM i FT-IR. Rezultati pokazuju da je blaga ultrasonicacija i prisutnost gelatina tokom faze rasta Heta promoviše niže adhezije--čime je rezultirao manjim i formiranjem redovnog oblika gela--Hep nano-čestica. Blaga sonicacija pomaže sintezu nano-velicine gela-Hep čestica zbog ultrasonicnog efekta homogenizacije. Amide i carbonyl vrste iz gelatina naknadno su se zakačili za Hep nano-čestice tokom faze rasta putem sonokemijski pružnih odnosa.
[Brundavanam Et Al. 2011]

Taloženje HAp na Titanium Trombociti

Ozhukil Kollatha et al. (2013) su obložene Ti tablice sa hidroksiapatita. Prije taloženja, HAP suspenzija je homogenizirano s UP400S (400 vati ultrazvučnog uređaja sa ultrazvučnom rog H14, sonication vremena 40 sec. Na 75% amplitude).

Silver premazom HAp

Ignatev i saradnici (2013) razvio metodu biosintetičkih gdje su deponovan srebrne nanočestice (AgNp) na HAp da se dobije HAp premaz antibakterijska svojstva i da se smanji efekt citotoksične. Za sprečavanju grupisanja malih čestica srebra nanočestica i za njihovo taloženje na hidroksiapatit, a Hielscher UP400S je korištena.

Ignatev i njegovi kolege koristili ultrazvučne sonde-tip uređaja UP400S za srebro obložene HAp proizvodnju.

A postavljanje magnetskih miksera i ultrasonicator UP400S je korišten za pripremu Hap slojem srebra [Ignatev et al 2013]


Naša moćna ultrazvučni uređaji su pouzdani alati za liječenje čestica u pod micron- i nano-veličine raspona. Bilo da želite da sintetizirati, rasipa ili u funkciju čestice u malim cijevi u svrhu istraživanja ili vam je potrebno za liječenje visokog volumena nano-praha premaza za komercijalnu proizvodnju – Hielscher nudi pogodan ultrasonicator za vaše zahtjeve!

UP400S sa ultrazvučnim reaktor

Ultrazvučni homogenizator UP400S


Kontaktirajte nas / Pitajte za više informacija

Razgovarajte s nama o vašim potrebama za obradu. Mi ćemo preporučiti najpogodniji za podešavanje i obrade parametara za svoj projekt.





Molim vas, obratite se našem Politika privatnosti.


Literatura / Reference

  • Brundavanam, R. K .; Jinag, Z.-T., Chapman, P .; Le, X.-T .; Mondinos, N .; Fawcett, D .; Poinern, G. E. J. (2011): Uticaj razrijeđene želatina na ultrazvučnom termički pomogla sinteza nano hidroksiapatita. Ultrason. Sonochem. 18, 2011. 697-703.
  • Cengiz, B.; Gokce, Y.; Yildiz, N.; Aktas, Z.; Kalimli, A. (2008): sinteza i karakterizacija hidrozijatitskih nanopčlanaka. Koloidi i površine a: Fizohemiju. Eng. aspekt 322; 2008.29-33.
  • Ignatev, M .; Rybak, T .; Colonges, G .; Scharff, W .; Marke, S. (2013): Plazma prskanom Hidroksiapatit premazi sa srebrnim nanočestice. Acta Metallurgica Slovački, 19/1; 2013. 20-29.
  • Jevtića, M .; Radulovićc, A .; Ignjatovića, N .; Mitrićb, M .; Uskoković, D. (2009): Kontrolirani skupština poli (D, L-laktid-ko-glikolid) / Hidroksiapatit nanospheres core-shell pod ultrazvučnog zračenja. Acta Biomaterialia 01/05; 2009. 208-218.
  • Kusrini, E .; Pudjiastuti, A. R .; Astutiningsih, S .; Harjanto, S. (2012): Priprema Hidroksiapatit od goveda Bone kombinacijom Metode Ultrazvučni i sušenje raspršivanjem. Intl. Conf. o hemijskom, Bio-kemijskog i životnu sredinu (ICBEE'2012) Singapur decembra 14-15 2012. godine.
  • Manafi, S .; Badiee, S.H. (2008): Uticaj Ultrazvučno na Kristalnost Nano-Hidroksiapatit preko Wet Kemijski Način. Ir J Pharma Sci 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 vs. DC Elektroforetske Odlaganje Hidroksiapatit na Titanium. Listu Europske keramičkog društva 33; 2013. 2715-2721.
  • Poinern, G.E.J .; Brundavanam, R.K .; Thi Le, X .; Fawcett, D. (2012): mehanička svojstva porozne keramike Potiče od 30 nm veličine čestica prah hidroksiapatita za potencijalne Hard Tissue Engineering Applications. American Journal of Biomedical Engineering 2/6; 2012. 278-286.
  • Poinern, G.J.E.; Brundavanam, R.; Thi Le, X.; Đorđević, S.; Prokić, M.; Fawcett, D. (2011): termalni i ultrazvučni utjecaj u formiranju nanometer-a hidroksiapatita bio-keramika. Međunarodni dnevnik Nanomedicine 6; 2011.2083 – 2095.
  • Poinern, G.J.E.; Brundavanam, R.K.; Mondinos, N.; Jiang, Z.-T. (2009): sinteza i karakterizacija nanohidroksiapatita pomoću metoda ultrazvuka. Ultrasonics Sonohemija, 16/4; 2009.469-474.
  • Soypan, I .; Mel, M .; Ramesh, S .; Khalid K.A: (2007): Porozni Hidroksiapatit za veštačke kosti aplikacije. Nauku i tehnologiju Advanced Materials 8. 2007. 116.
  • Suslick, K. S. (1998): Kirk-Othmer Enciklopedija hemijske tehnologije; 4. Ed. J. Wiley & New York, 1998. 517-541.

Ultrazvučni uređaji za klupu-top i proizvodnje, kao što su UIP1500hd pružaju punu industrijskih razreda.

Ultrazvučni uređaj UIP1500hd sa protočnim reaktor