Producción ventajosa de hidrogeles mediante ultrasonidos La sonicación es una técnica muy eficaz, fiable y sencilla para la preparación de hidrogeles de alto rendimiento. Estos hidrogeles ofrecen excelentes propiedades de los materiales, como la capacidad de absorción, la viscoelasticidad, la resistencia mecánica, el módulo de compresión y las funcionalidades de autocuración. Polimerización y dispersión por ultrasonidos para la producción de hidrogeles Los hidrogeles son redes poliméricas tridimensionales e hidrofílicas capaces de absorber grandes cantidades de agua o fluidos. Los hidrogeles presentan una extraordinaria capacidad de hinchamiento. Entre los componentes más comunes de los hidrogeles se encuentran el alcohol polivinílico, el polietilenglicol, el poliacrilato de sodio, los polímeros de acrilato, los carbómeros, los polisacáridos o los polipéptidos con un elevado número de grupos hidrofílicos, y las proteínas naturales como el colágeno, la gelatina y la fibrina. Los llamados hidrogeles híbridos están formados por varios materiales química, funcional y morfológicamente distintos, como proteínas, péptidos o nano/microestructuras. La dispersión ultrasónica se utiliza ampliamente como una técnica altamente eficaz y fiable para homogeneizar nanomateriales como nanotubos de carbono (CNTs, MWCNTs, SWCNTs), nanocristales de celulosa, nanofibras de quitina, dióxido de titanio, nanopartículas de plata, proteínas y otras micro o nanoestructuras en la matriz polimérica de los hidrogeles. Esto hace de la sonicación una herramienta principal para producir hidrogeles de alto rendimiento con cualidades extraordinarias. Solicitar información Nombre Dirección de correo electrónico (obligatorio) Producto o área de interés Observe nuestro Política de privacidad. Solicitar información Ultrasonicador UIP1000hdT con reactor de vidrio para la síntesis de hidrogeles Lo que muestra la investigación – Preparación de hidrogeles por ultrasonidos En primer lugar, la ultrasonicación promueve la polimerización y las reacciones de reticulación durante la formación del hidrogel. En segundo lugar, se ha demostrado que la ultrasonicación es una técnica de dispersión fiable y eficaz para la producción de hidrogeles y nanocompuestos. Reticulación y polimerización de hidrogeles por ultrasonidos La ultrasonicación ayuda a la formación de redes poliméricas durante la síntesis de hidrogeles mediante la generación de radicales libres. Las intensas ondas de ultrasonido generan una cavitación acústica que provoca altas fuerzas de cizallamiento, cizallamiento molecular y formación de radicales libres. Cass et al. (2010) prepararon varios "hidrogeles acrílicos mediante la polimerización por ultrasonidos de monómeros y macromonómeros solubles en agua. Se utilizó el ultrasonido para crear radicales iniciadores en soluciones acuosas viscosas de monómeros utilizando los aditivos glicerol, sorbitol o glucosa en un sistema abierto a 37°C. Los aditivos solubles en agua fueron esenciales para la producción de hidrogeles, siendo el glicerol el más eficaz. Los hidrogeles se prepararon a partir de los monómeros metacrilato de 2-hidroxietilo, dimetacrilato de poli(etilenglicol), metacrilato de dextrano, dimetacrilato de ácido acrílico/etilenglicol y acrilamida/bis-acrilamida." Cass et al. 2010] La aplicación de ultrasonidos mediante un ultrasonador de sonda resultó ser un método eficaz para la polimerización de monómeros de vinilo solubles en agua y la posterior preparación de hidrogeles. La polimerización iniciada por ultrasonidos se produce rápidamente en ausencia de un iniciador químico. https://www.hielscher.com/wp-content/uploads/hielscher_dispersing_fumed_silica_in_water_p0640x0360.mp4Ultrasonic Dispersion of Nano-Silica Dispersión ultrasónica de nanopartículas, por ejemplo, TiO2 nanotubos de carbono (CNT) nanocristales de celulosa (CNC) nanofibrilas de celulosa gomas, por ejemplo, xantana, goma de semillas de salvia proteínas https://www.hielscher.com/wp-content/uploads/Ultrasonic-Dispersion-UP400St-hydrogel-HielscherUltrasonics.mp4Ultrasonic nano-dispersion with the ultrasonido UP400St Formación de hidrogeles mediante gelificación asistida por ultrasonidos utilizando el ultrasonidos UP100H Solicitar información Nombre Dirección de correo electrónico (obligatorio) Producto o área de interés Observe nuestro Política de privacidad. Solicitar información La ultrasonicación es compatible con todo tipo de polímeros y biopolímeros y permite reforzar los hidrogeles híbridos con materiales nanoestructurados como nanopartículas, nanocristales o nanofibras. El refuerzo de hidrogeles con diversos nanomateriales permite modificar y controlar las propiedades fisicoquímicas y reomecánicas de los hidrogeles nanocompuestos, ya que las microestructuras son el factor clave para las propiedades del material obtenido. MEB del hidrogel de poli(acrilamida-co-ácido itacónico que contiene MWCNT. Los MWCNTs se dispersaron por ultrasonidos utilizando el ultrasonador UP200S.estudio y foto: Mohammadinezhada et al., 2018 Fabricación de poli(acrilamida-ácido coitacónico) – Hidrogel de MWCNT mediante sonicación Mohammadinezhada et al. (2018) produjeron con éxito un compuesto de hidrogel superabsorbente que contenía poli(acrilamida-ácido coitacónico) y nanotubos de carbono de pared múltiple (MWCNT). La ultrasonificación se realizó con el dispositivo de ultrasonidos Hielscher UP200SLa estabilidad del hidrogel aumentó con el incremento de la proporción de MWCNTs, lo que podría atribuirse a la naturaleza hidrofóbica de los MWCNTs así como al incremento de la densidad del reticulante. La capacidad de retención de agua (WRC) del hidrogel P(AAm-co-IA) también aumentó en presencia de los MWCNT (10 wt%). En este estudio, los efectos de la ultrasonicación fueron calificados como superiores en cuanto a la distribución uniforme de los nanotubos de carbono en la superficie del polímero. Los MWCNT estaban intactos sin ninguna interrupción en la estructura polimérica. Además, se incrementó la resistencia del nanocompuesto obtenido y su capacidad de retención de agua y la absorción de otros materiales solubles como el Pb (II). La sonicación rompió el iniciador y dispersó los MWCNT como un excelente relleno en las cadenas poliméricas bajo una temperatura creciente. Los investigadores concluyen que estas "condiciones de reacción no pueden lograrse con los métodos convencionales, y no se puede conseguir la homogeneidad y la buena dispersión de las partículas en el huésped. Además, el proceso de sonicación separa las nanopartículas en una sola partícula, mientras que la agitación no puede hacerlo. Otro mecanismo para la reducción del tamaño es el efecto de las potentes ondas acústicas sobre los enlaces secundarios como el enlace de hidrógeno, que esta irradiación rompe el enlace H de las partículas y, posteriormente, disocia las partículas agregadas y aumenta el número de grupos adsorbentes libres como el -OH y la accesibilidad. Por lo tanto, este importante acontecimiento hace que el proceso de sonicación sea un método superior a otros como la agitación magnética aplicada en las literaturas". [Mohammadinezhada et al., 2018] Ultrasonidos de alto rendimiento para la síntesis de hidrogeles Hielscher Ultrasonics fabrica equipos de ultrasonidos de alto rendimiento para la síntesis de hidrogeles. Desde pequeñas y medianas R&Desde los ultrasonidos de tipo D y piloto hasta los sistemas industriales para la fabricación de hidrogeles comerciales en modo continuo, Hielscher Ultrasonics tiene cubiertos sus requisitos de proceso. Los ultrasonidos de calidad industrial pueden ofrecer amplitudes muy elevadas, que permiten reacciones de reticulación y polimerización fiables y la dispersión uniforme de nano partículas. Las amplitudes de hasta 200µm pueden funcionar fácilmente de forma continua en funcionamiento 24/7/365. Para amplitudes aún mayores, hay disponibles sonotrodos ultrasónicos personalizados. ¿Por Hielscher Ultrasonidos? elevada eficiencia Tecnología punta fiabilidad & robustez lote & en línea para cualquier volumen software inteligente características inteligentes (por ejemplo, protocolling de datos) CIP (limpieza in situ) Pídanos hoy mismo información técnica adicional, precios y un presupuesto sin compromiso. Nuestro experimentado personal estará encantado de asesorarle. En la siguiente tabla encontrará algunas indicaciones sobre la capacidad de procesamiento aproximada de nuestros sonicadores: Volumen del lote Tasa de flujo Dispositivos recomendados 1 a 500 mL 10 a 200 mL/min. UP100H 10 a 2000 mL 20 a 400 mL/min. UP200Ht, UP400St 0,1 a 20 L 0,2 a 4 L/min UIP2000hdT 10 a 100 L 2 a 10 L/min UIP4000hdT n.a. 10 a 100 L/min UIP16000 n.a. mayor Grupo de UIP16000 Póngase en contacto con nosotros/Envíenos su pregunta Solicite más información Por favor, utilice el siguiente formulario para solicitar información adicional sobre los procesadores ultrasónicos, aplicaciones y precio. Estaremos encantados de discutir su proceso con usted y ofrecerle un sistema de ultrasonidos que cumpla con sus requisitos! Nombre Empresa Dirección de correo electrónico (obligatorio) Número de teléfono Dirección Ciudad, Estado, Código Postal País Interés Por favor, tenga en cuenta Política de privacidad. Solicitar información Hielscher Ultrasonics fabrica homogeneizadores ultrasónicos de alto rendimiento para aplicaciones de mezcla, dispersión, emulsificación y extracción a escala de laboratorio, piloto e industrial. Literatura / Referencias Mohammadinezhada, Alireza; Marandi, Gholam Bagheri; Farsadrooh, Majid; Javadian, Hamedreza (2018): Synthesis of poly(acrylamide-co-itaconic acid)/MWCNTs superabsorbent hydrogel nanocomposite by ultrasound-assisted technique: Swelling behavior and Pb (II) adsorption capacity. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 49, 2018. 1-12. Cass, Peter; Knower, Warren; Pereeia, Eliana; Holmes, Natalie P.; Hughes Tim (2010): Preparation of hydrogels via ultrasonic polymerization. Ultrasonics Sonochemistry Volume 17, Issue 2, February 2010. 326-332. Willfahrt, A., Steiner, E., Hoetzel, J., Crispin, X. (2019): Printable acid-modified corn starch as non-toxic, disposable hydrogel-polymer electrolyte in supercapacitors. Applied Physics A, 125(7), 474. Butylina, Svetlana; Geng, Shiyu; Laatikainen, Katri; Oksman, Kristiina (2020): Cellulose Nanocomposite Hydrogels: From Formulation to Material Properties. Frontiers in Chemistry, Vol. 8, 655, 2020. Rutgeerts, Laurens A. J.; Soultan, Al Halifa; Subramani, Ramesh; Toprakhisar, Burak; Ramon, Herman; Paderes, Monissa C.; De Borggraeve, Wim M.; Patterson, Jennifer (2019): Robust scalable synthesis of a bis-urea derivative forming thixotropic and cytocompatible supramolecular hydrogels. Chemical Communications Issue 51, 2019. Oleyaei, Seyed Amir; Razavi, Seyed Mohammad Ali; Mikkonen, Kirsi S. (2018): Physicochemical and rheo-mechanical properties of titanium dioxide reinforced sage seed gum nanohybrid hydrogel. International Journal of Biological Macromolecules Vol. 118, Part A, 2018. 661-670. Entradas relacionadas Mezcla ultrasónica de rejuvenecedores de asfalto Óxido de grafeno – Exfoliación y dispersión por ultrasonidos Preparación ultrasónica de caucho reforzado Ultrasonic Formulación de compuestos reforzados Producción por ultrasonidos de tintas conductoras a gran escala Resinas de alto relleno producidas con ultrasonidos de potencia Información interesante ¿Para qué se utilizan los hidrogeles? Los hidrogeles se utilizan en muchas industrias, como en la farmacéutica para la administración de fármacos (por ejemplo, de liberación prolongada, oral, intravenosa, tópica o rectal), la medicina (por ejemplo, como andamios en la ingeniería de tejidos, implantes mamarios, material biomecánico, apósitos para heridas), los productos cosméticos, los productos de cuidado (por ejemplo lentes de contacto, pañales, toallas sanitarias), agricultura (por ejemplo, para formulaciones de pesticidas, gránulos para retener la humedad del suelo en zonas áridas), investigación de materiales como polímeros funcionales (por ejemplo, explosivos de gel de agua, encapsulación de puntos cuánticos, generación de electricidad termodinámica), deshidratación del carbón, nieve artificial, aditivos alimentarios y otros productos (por ejemplo pegamento). Clasificación de los hidrogeles Cuando se realiza la clasificación de los hidrogeles en función de su estructura física se pueden clasificar de la siguiente manera: amorfo (no cristalino) semicristalino: Una mezcla compleja de fases amorfas y cristalinas cristalino Si nos centramos en la composición polimérica, los hidrogeles también pueden clasificarse en las tres categorías siguientes: hidrogeles homopoliméricos hidrogeles copoliméricos hidrogeles multipoliméricos / hidrogeles IPN Según el tipo de reticulación, los hidrogeles se clasifican en: redes reticuladas químicamente: uniones permanentes redes físicamente reticuladas: uniones transitorias El aspecto físico lleva a la clasificación en: matriz película microesfera Clasificación basada en la carga eléctrica de la red: no iónico (neutro) iónicos (incluyendo aniónicos o catiónicos) electrolito anfótero (anfolítico) zwitteriónicos (polibeínas) ¡Ultrasonidos de alto rendimiento! La gama de productos de Hielscher cubre todo el espectro, desde el ultrasonido compacto de laboratorio, pasando por las unidades de sobremesa, hasta los sistemas de ultrasonido completamente industriales.
Literatura / Referencias Mohammadinezhada, Alireza; Marandi, Gholam Bagheri; Farsadrooh, Majid; Javadian, Hamedreza (2018): Synthesis of poly(acrylamide-co-itaconic acid)/MWCNTs superabsorbent hydrogel nanocomposite by ultrasound-assisted technique: Swelling behavior and Pb (II) adsorption capacity. Ultrasonics Sonochemistry Vol. 49, 2018. 1-12. Cass, Peter; Knower, Warren; Pereeia, Eliana; Holmes, Natalie P.; Hughes Tim (2010): Preparation of hydrogels via ultrasonic polymerization. Ultrasonics Sonochemistry Volume 17, Issue 2, February 2010. 326-332. Willfahrt, A., Steiner, E., Hoetzel, J., Crispin, X. (2019): Printable acid-modified corn starch as non-toxic, disposable hydrogel-polymer electrolyte in supercapacitors. Applied Physics A, 125(7), 474. Butylina, Svetlana; Geng, Shiyu; Laatikainen, Katri; Oksman, Kristiina (2020): Cellulose Nanocomposite Hydrogels: From Formulation to Material Properties. Frontiers in Chemistry, Vol. 8, 655, 2020. Rutgeerts, Laurens A. J.; Soultan, Al Halifa; Subramani, Ramesh; Toprakhisar, Burak; Ramon, Herman; Paderes, Monissa C.; De Borggraeve, Wim M.; Patterson, Jennifer (2019): Robust scalable synthesis of a bis-urea derivative forming thixotropic and cytocompatible supramolecular hydrogels. Chemical Communications Issue 51, 2019. Oleyaei, Seyed Amir; Razavi, Seyed Mohammad Ali; Mikkonen, Kirsi S. (2018): Physicochemical and rheo-mechanical properties of titanium dioxide reinforced sage seed gum nanohybrid hydrogel. International Journal of Biological Macromolecules Vol. 118, Part A, 2018. 661-670.