Ultrasonisk Polyhydroxyleret C60 (Fulenol)

  • Vandopløseligt polyhydroxyleret C60 fuldler, kaldet fulenol eller fulool, er en stærk fri radikal Scavenger og anvendes derfor som en antioxidant i kosttilskud og farmaceutiske produkter.
  • Ultralyd hydroxylering er en hurtig og enkel en-trins reaktion, som bruges til at producere vandopløselige polyhydroxyleret C60.
  • Ultrasonisk syntetiseret vandopløseligt C60 har overlegen kvalitet og bruges til Pharma og højtydende applikationer.

Ultralyd et-trins syntese af Polyhydrolxyleret C60

Ultralydkavitation er den overlegne teknik til at producere polyhydroxyleret C60 fullerener af høj kvalitet, som er vandopløselige og derfor kan anvendes i forskellige applikationer inden for pharma, medicin og industri. Afreen et al (2017) har udviklet en hurtig og enkel ultralydsyntese af forureningsfri polyhydroxyleret C60 (også kendt som fullerenol eller fullerol). Ultralyd et-trins reaktionen bruger H2O2 og er fri for anvendelse af yderligere hydroxylaterende reagenser, dvs. NaOH, H2SO4 og faseoverførselskatalysatorer (PTC), som forårsager urenheder i den syntetiserede fullerenol. Dette gør ultralyd fullerenol syntese er en renere tilgang til at producere fullerenol; Samtidig er det en nemmere og hurtigere måde at producere vandopløseligt C60 af høj kvalitet på.

Ultralydhydroxylering af C60 til fremstilling af vandopløseligt C60 (fulenol)

Mulige reaktionsveje i ultralyd-assisteret syntese af fulenol i nærværelse af Dil. H2O2 (30%).
Kilde: Afreen et al. 2017

Ultralyd syntese af vandopløselig C60 – Trinvise

UP200St-200W kraftfuld ultralydsprocessorTil hurtig, enkel og grøn fremstilling af polyhydroxyleret C60, som er vandopløselig, tilsættes 200 mg ren C60 til 20 ml 30% H2O2 og sonikeres med sonikatormodellerne Uf200 ः t eller UP200St. Sonikeringsparametrene var 30% amplitude, 200 W ved pulserende tilstand i 1 time ved stuetemperatur. Reaktionsbeholderen anbringes i et kølet cirkulationsvandbad for at opretholde temperaturen inde i beholderen ved omgivelsestemperatur. Før sonikering er C60 ublandbar i vandig H2O2 og er en farveløs heterogen blanding, der bliver til en lysebrun farve efter 30 minutters ultralydbehandling. Derefter bliver det i de næste 30 minutters ultralydbehandling til en helt mørkebrun dispersion.
Hydroxyldonor: Intens ultralydgenereret (= akustisk) kavitation skaber radikaler såsom cOH, cOOH og cH fra H2O- og H2O2-molekyler. Brugen af H2O2 i vandige medier er en mere effektiv tilgang til at introducere –OH-grupper på C60-buret i stedet for kun at bruge H2O til syntese af fullerenol. H2O2 spiller en vigtig rolle i ultralydhydroxylering intensivering.

Ultralydhydroxylering af C60 ved hjælp af dil. H2O2 (30%) er en let og hurtig et-trins reaktion for at forberede fullerenol. Ultralydsreaktionen kræver kun kort tid til reaktionen og tilbyder en grøn og ren tilgang med et lavt energibehov, idet man undgår brugen af giftige eller ætsende reagenser til syntesen og reducerer antallet af opløsningsmidler, der kræves til adskillelse og oprensning af C60 (OH)8∙ 2H2O.

Ultralyds-processor UP400St (400W) til homogenisering, dispersion, emulgering og sonochemical applikationer.

UP400St (400W, 24kHz) er en kraftfuld ultralyds dispergerings

Anmodning om oplysninger




Bemærk vores Fortrolighedspolitik.


Ultralyd Polyhydroxylering pathway

Når intense ultralydbølger kobles til en væske, skaber vekslende lavtryks/højtryks cyklusser vakuum bobler i væsken. Vakuumboblerne vokser over flere cyklusser, indtil de ikke kan absorbere mere energi, så de samles voldsomt. Under boble kollaps ekstreme fysiske effekter såsom høj temperatur og trykforskelle, chokbølger, mikrojetfly, turbulenser, forskydningskræfter, etc. Dette fænomen er kendt som ultralyd eller akustisk kavitation. Disse intense kræfter af ultralydkavitation nedbryder molekylerne til cOH og cOOH55 radikaler.
Afreen et al. (2017) antager, at reaktionen kan udvikle sig i to veje samtidigt. cOH-radikaler som reaktive iltarter (ROS) binder sig til C60-buret for at give fullerenol (vej I), og / eller -OH- og cOOH-radikaler angriber elektronemangelfulde C60-dobbeltbindinger i en nukleofil reaktion, og dette fører til dannelsen af fullerenepoxid [C60On] som et mellemprodukt i det første trin (vej II), hvilket ligner mekanismen for Bingel-reaktionen. Endvidere resulterer det gentagne angreb af cOH (eller cOOH) på C60O via en SN2-reaktion i polyhydroxyleret fulleren eller fullerenol.
Gentagen epoxidation kan finde sted, hvilket producerer successive epoxidgrupper, f.eks. C60O2 og C60O3. Disse epoxidgrupper kunne være mulige kandidater til at generere andre mellemprodukter, f.eks. hydroxyleret fullerenepoxid under sonolyse (= sonokemisk nedbrydning). Derudover kan den efterfølgende ringåbning af C60(OH)xOy med cOH resultere i dannelsen af fullerenol. Dannelsen af disse mellemprodukter under sonolyse af H2O2 eller H2O i nærvær af C60 er uundgåelig, og deres tilstedeværelse i den endelige fullerenol (skønt i en spormængde) kan ikke gå ubemærket. Men fordi de kun er til stede i spormængder i fullerenol, forventes de ikke at forårsage nogen væsentlig indvirkning. [Afreen et al., 2017]

Højtydende sonikatorer til fullerendispersion

Hielscher Ultrasonics leverer sonde-type sonikatorer til dine specifikke krav: Uanset om du ønsker at sonikere små mængder på lab skala eller producere store volumen strøm på industriel skala, Hielscher portefølje af højtydende sonikatorer tilbyder den perfekte løsning til din fulleren dispersion. Den høje effekt, præcise justerbarhed og pålideligheden af vores ultralydapparater sikrer, at dine proceskrav er opfyldt. Digitale berøringsskærme og automatisk dataoptagelse af ultralydsparametrene på et integreret SD-kort gør betjening og styring af vores ultralydsenheder meget brugervenlig.
Robustheden af Hielscher ultralydsudstyr giver mulighed for 24/7 drift ved kraftig og krævende miljøer.
Tabellen nedenfor giver dig en indikation af den omtrentlige forarbejdningskapacitet hos vores ultralydapparater:

Batch VolumenStrømningshastighedAnbefalede enheder
1 til 500 ml10 til 200 ml / minUP100H
10 til 2000 ml20 til 400 ml / minUf200 ः t, UP400St
0.1 til 20L0.2 til 4L / minUIP2000hdT
10 til 100 l2 til 10 l / minUIP4000hdT
na10 til 100 l / minUIP16000
nastørreklynge af UIP16000

Kontakt os! / Spørg Os!

Bed om mere information

Brug venligst nedenstående formular, hvis du ønsker at anmode om yderligere oplysninger om ultralydshomogenisering. Vi vil være glade for at tilbyde dig en ultralyds-system opfylder dine krav.









Bemærk venligst, at vores Fortrolighedspolitik.


Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende Ultralydapparater til sonochemical applikationer.

High-Power ultralyds-processorer fra Lab til pilot og industriel skala.



Litteratur / Referencer

  • Sadia Afreen, Kasturi Muthoosamy, Sivakumar Manickam (2018): SONO-Nano Chemistry: en ny æra af syntesiserende polyhydroxylerede kulstof nanomaterialer med hydroxylgrupper og deres industrielle aspekter. Ultrasonics Sonochemistry 2018.
  • Sadia Afreen, Kasturi Muthoosamy, Sivakumar Manickam (2017): hydrering eller hydroxylering: direkte syntese af fulenol fra uberørt Fuldend [C60] via akustisk kavitation i nærværelse af hydrogenperoxid. RSC Adv., 2017, 7, 31930 – 31939.
  • Grigory v. andrievsky, Vadim I. bruskov, Artem A. Tykhomyrov, Sergey v. gudkov (2009): særegenheder ved antioxidant og strålebeskyttende virkninger af hydreret C60 fuldendnanostuctures in vitro og in vivo. Fri radikal biologi & Medicin 47, 2009. 786 – 793.
  • Mihajlo Gigov, Borivoj Adnađević, Borivoj Adnađević, Jelena D. Jovanovic (2016): effekt af ultralyd felt på isotermisk kinetik af Fulden polyhydroxylering. Videnskab om sintring 2016, 48 (2): 259-272.
  • Hirotaka Yoshioka, Naoko YUI, KANAKA Yatabe, hiroto Fujiya, Haruki Musha, Hisateru Niki, Rie Karasawa, Kazuo Yudoh (2016): Polyhydroxyleret C60 Fuldler forebygger Chondrocyte kataboliske aktivitet ved Nanomolære koncentrationer i osteoarthritis. Tidsskriftet osteoarthritis 2016, 1:115.

[/skift]

Fakta Værd at vide

C60 fulde ener

En C60 Fulden (også kendt som buckyball eller Buckminster fulen) er et molekyle, der er bygget fra 60 kulstofatomer, arrangeret som 12 Pentagons og 20 hexagons. Formen på et C60-molekyle ligner en fodbold bold. C60 fulder er en ikke-giftig antioxidant, der viser en styrke på 100 – 1000 højere end E-vitamin. Selv om C60 selv ikke er vandopløselig, er mange stærkt vandopløselige fulleenderivater såsom fullenerol blevet syntetiseret.
C60 fuldner anvendes som antioxidant og som biofarmaceutiske. Andre anvendelser omfatter materialevidenskab, organisk fotovoltaik (OPV), katalysatorer, i vandrensning og beskyttelse mod biofarer, bærbar strøm, køretøjer og medicinsk udstyr.

Opløselighed af ren C60:

  • i vand: ikke opløseligt
  • i dimethylsulfoxid (DMSO): ikke opløseligt
  • i toluen: opløseligt
  • i benzen: opløseligt
Overfladestruktur af C60 fulderne (Buckminster fulderne, Buckyballs)

Overfladestruktur af C60 fulde ener
Kilde: Yoshioka et al. 2016

Polyhydroxyleret C60/Fullenerols

Fullernerol eller fulleroler er polyhydroxylerede C60-molekyler (hydreret C60 fulleren: C60HyFn). Hydrolylationsreaktionen introducerer hydroxylgrupper (-OH) til C60-molekylet. C60 molekyler med over 40 hydroxylgrupper har en højere vandopløselighed (>50 mg/ml). Disse findes som monodisperse nanopartikler i vand, og har en tapper polering effekt. De udviser overlegen antioxidant og anti-inflammatoriske egenskaber. Polyhydroxylated fullerener (fullerenoler; C60(OH)n) kan opløses i nogle alkoholer og derefter udfældes i en elektrokemisk proces, hvilket skaber en nanocarbonfilm på anoden. Fullerenol film bruges som en biokompatibel belægning, inert til biologiske objekter og kan lette integrationen af ikke-biologiske objekter i kroppens væv.
Fullenerols opløselighed:

  • i vand: opløseligt, kan nå >50 mg/ml
  • i dimethylsulfoxid (DMSO): opløseligt
  • i methanol: let opløseligt
  • i toluen: ikke opløseligt
  • i benzen: ikke opløseligt

Farve: Fulenol bærer mere end 10-OH grupper udviser en mørk brun farve. Med et stigende antal-OH grupper skifter farven gradvist fra mørkebrun til gul.

Vandopløselig, polyhydroxyleret C60 kan syntetiseres ved hjælp af ultralyd

Opløselighed af Opløselighed af C60 (OH) 8.2 H2O i forhold til C60 i forskellige opløsningsmidler. Kilde: Afreen et al. 2017

Anvendelser og anvendelse af Fulenols:

  1. Farmaceutiske: diagnostiske reagenser, super Drugs, kosmetik, nuklear magnetisk resonans (NMR) med udvikleren. DNA affinitet, anti-HIV-medicin, anti-cancer narkotika, kemoterapi narkotika, kosmetik tilsætningsstoffer og videnskabelig forskning. Sammenlignet med den uberørte form, polyhydroxylerede fulde ener har flere potentielle anvendelser på grund af deres forbedrede vandopløselighed. Det er blevet konstateret, at fulols kan reducere kardiotoksicitet af nogle lægemidler og hæmme HIV-protease, hepatitis C-virus og unormal vækst af celler. Desuden, de udstillet fremragende frie-radikale scavenging evner mod reaktive ilt arter og radikaler under fysiologiske forhold.
  2. Energi: Solbatteri, brændselscelle, sekundært batteri.
  3. Industri: slidstærkt materiale, flammehæmmende materialer, smøremidler, polymer tilsætningsstoffer, højtydende membran, katalysator, kunstig diamant, hård legering, elektrisk viskøs væske, blæk filtre, højtydende belægninger, brandhæmmende belægninger, fremstilling af bioaktive materialer, hukommelses materialer, indlejrede molekylære og andre egenskaber, kompositmaterialer osv.
  4. Informationsindustri: halvleder rekord medium, magnetiske materialer, tryksværte, toner, blæk, papir særlige formål.
  5. Elektroniske dele: superledende halvleder, dioder, transistorer, indutor.
  6. Optiske materialer, elektronisk kamera, fluorescens display tube, ikke-lineære optiske materialer.
  7. Miljø: gasadsorption, gasoplagring.

Vi vil være glade for at diskutere din proces.

Lad os komme i kontakt.