Hielscher Ultrasound Technology

Sono-Synthesis ng Nano-Hydroxyapatite

Hydroxyapatite (HA o HAp) ay isang mataas na mumurahing bioactive karamik para sa mga medikal na mga layunin dahil sa mga nito katulad na istraktura na materyal sa buto. Ang ultrasonically na tinulungan synthesis (sono-synthesis) ng hydroxyapatite ay isang matagumpay na pamamaraan upang makabuo ng nanostructured HAp sa pinakamataas na pamantayan ng kalidad. Ultrasonic ruta ay nagbibigay-daan upang makabuo ng nano mala-kristal HAp pati na baguhin ang mga partikulo, e.g. ubod-shell nanospheres, at composites.

Hydroxyapatite: Isang Mineral na maraming nalalaman

Hydroxylapatite o hydroxyapatite (HAp, din HA) ay isang natural na nagaganap na mineral na anyo ng kaltsyum apatite may formula Ca5(PO4)3(OH). Nangangahulugan na ang kristal unit cell comprises dalawang entidad, karaniwang nasusulat Ca10(PO4)6(OH)2. Hydroxylapatite ay ang endmember ng hydroxyl ng kumplikadong apatite grupo. OH-ion ay mapapalitan ng Plurayd, klorido o karbonat, paggawa fluorapatite o chlorapatite. Crystallizes ito sa heksagunal kristal system. HAp ay kilala bilang buto materyal gaya ng hanggang sa 50 wt % ng buto ay isang binagong anyo ng hydroxyapatite.
Sa medisina, nanostructured HAp sa napakaliliit na butas ay isang kagiliw-giliw na materyal para sa mga aplikasyon ng artifical buto. Dahil sa nito magandang biocompatibility sa contact ng buto at ang sangkap nito katulad ng kemikal na buto ng mga materyal, buhaghag HAp ceramic ay natagpuan ng napakalaking paggamit sa biomedical application na kasama ang buto tissue pagbabagong-buhay, paglaganap ng cell, at paghahatid ng bawal na gamot.
"Sa buto tissue engineering ang mga ito ay nagagamit bilang pagpuno ng materyal para sa mga depekto sa buto at pagpapalaki, materyal sa hugpong ng artipisyal na mga buto, at prostisis rebisyon surgery. Nito mataas na ibabaw na lugar ay humahantong sa mahusay na osteoconductivity at resorbability na pagbibigay ng mga ingrowth ng mabilis na buto." [Soypan et al. 2007] Kaya, maraming makabagong implants ay pinahiran na may hydroxylapatite.
Isa pang promising aplikasyon ng microcrystalline hydroxylapatite ay ang paggamit nito bilang “nagpapatibay ng buto” suplemento sa superior pagsipsip paghahambing sa kaltsyum.
Bukod pa ang paggamit nito bilang materyal ng pagkumpuni para sa buto at ngipin, iba pang mga application ng HAp ay matatagpuan sa catalysis, pataba produksyon, bilang tambalan sa pharmaceutical mga produkto, sa aplikasyon ng chromatography ng protina, at mga proseso sa paggamot ng tubig.

Kapangyarihan Ultrasound: Epekto at epekto

Sonication ay inilarawan bilang isang proseso kung saan ang isang malakas na patlang ay ginagamit, na kung saan ay may kakabit sa isang likido daluyan. Ang ultratunog waves palaganapin sa likido at makabuo ng alternating mataas na presyon/mababang presyon cycles (compression at rarefaction). Sa panahon ng rarefaction Phase lumabas maliit na vacuum bula o kahungkagan sa likido, na kung saan lumalaki sa iba 't ibang mga mataas na presyon/mababang presyon ng mga cycles hanggang sa bubble ay hindi maaaring hindi sumipsip ng mas maraming enerhiya. Sa ganitong bahagi, ang mga bula implodes malakas sa panahon ng isang compression Phase. Sa panahon ng tulad bubble tiklupin isang malaking halaga ng enerhiya ay pinakawalan sa anyo ng isang shock waves, mataas na temperatura (presyo. 5, 000K) at mga pamimilit (presyo. 2, 000atm). Bukod dito, ang mga "Hot spot" ay characterized sa pamamagitan ng napakataas na mga rate ng paglamig. Ang huwag ng bubble din ang mga resulta sa likido jet ng hanggang sa 280m/s bilis. Ito kababalaghan ay tinatawag na cavitation.
Nang palawakin ng mga matinding pwersa, na kung saan ay nalikha sa panahon ng pagbagsak ng mga cavitation bula, sa mga sonicated medium, ang mga partikulo at droplets ay apektado – nagreresulta sa interparticle banggaan na 5Kung ang solid. Gayon, ang pagbabawas ng laki ng tinga gaya ng paggiling, deagglomeration at pagkakawatak-watak ay nakakamit. Ang mga partikulo ay maaaring maging diminuted sa submicron - at nano-laki.
Tabi sa mga mechanical epekto, ang matinding sonication maaaring lumikha ng mga free radicals, gupitan ang mga molecule at bumuhay ng mga ibabaw ng mga partikulo. Ang mga kababalaghan na ito ay kilala bilang Sonochemie.

Sono-synthesis

Isang ultrasonic paggamot ng ang slurry ay nagbubunga sa maayos na mga partikulo sa pamamahagi ng kahit kaya na ay nilikha ng iba pang mga site ng nucleation para sa ulan.
Binuo sa ilalim ng Ultrasound na hAp particle ay nagpapakita ng isang nabawasan na mga antas ng agglomeration. Ang mas mababang ugaling agglomeration ng ultrasonically synthesized HAp ay kinumpirma hal. ni FESEM (Field pagpapalabas Scanning elektron mikroskopya) pagsusuri ng Poinern et al. (2009).

Ultratunog ay tumutulong at nagtataguyod ng mga kemikal na reaksiyon ng ultrasonic cavitation at epekto nito sa pisikal na diretsahang impluwensyahan ang morpolohiya ng tinga sa panahon ng yugto ng paglago. Ang mga pangunahing benepisyo ng Ultrasound na nagreresulta sa paghahanda ng mixtures ubod-galing na reaksyon ay

  • 1) mas mataas ng reaksyon,
  • 2) nabawasan na pagpoproseso
  • 3) ang isang pangkalahatang pagpapabuti sa ang mahusay na paggamit ng enerhiya.

Poinern et al. (2011) ay nakabuo ng isang ruta ng basa-kemikal na ginagamit ng mga tetrahydrate ng calcium nitrate (Ca [NO3] 2 · 4H2O) at dihydrogen ng potasa pospeyt (KH2PO4) bilang pangunahing reactants. Para sa pagkontrol ng pH halaga habang ang pagbubuo, ammonium hydroxide (NH4OH) ay idinagdag.
Ang ultratunog processor ay isang UP50H (50 W, 30 kHz, MS7 Sonotrode w/ diameter ng 7 mm) mula sa Hielscher Ultrasonics.

Mga hakbang sa pagbubuo ng nano-HAP:

Ang 40 mL na solusyon ng 0.32M Ca (hindi3)2 · 4H2Oh inihanda sa isang maliit na basong panglaboratoryo. Ang pH ng solusyon ay pagkatapos ay nababagay na 9.0 sa tinatayang 2.5mL NH4AH. Ang solusyon ay sonicated may ang UP50H sa 100% malawak na kapaligiran para sa 1 oras.
Sa pagtatapos ng unang oras ng 60 mL solusyon ng 0.19 M [KH2PO4] pagkatapos ay dahan-dahan idinagdag dropwise sa unang solusyon habang sumasailalim sa isang pangalawang oras ng ultrasonic pag-iilaw. Sa panahon ng proseso ng esmeralda, ang halaga ng pH ay naka-check at pinangangalagaan sa 9 habang ang ratio ng Ca/P ay pinananatili sa 1.67. Ang solusyon ay pagkatapos ay nasala gamit ang centrifugation (~ 2000 g), matapos na kung saan ang kinalabasan nito na puting ipukol ay proportioned sa isang bilang ng sampol para sa paggamot ng init.
Sa piling ng ultrasound sa ng synthesis procedure bago ang thermal na paggamot ay may isang makabuluhang impluwensiya sa pagbubuo ng mga panimulang nano-HAP bahagyang bago. Ito ay dahil sa laki ng tinga na may kaugnayan sa nucleation at ang pattern ng paglago ng mga materyal, na kung saan naman ay may kaugnayan sa ang antas ng sobrang pagbabad sa loob ng yugto ng likido.
Bukod pa rito, parehong laki ng tinga at morpolohiya nito ay direktang naiimpluwensyahan sa prosesong ito synthesis. Ang epekto ng pagtaas ng ultratunog kapangyarihang 50W na nagpakita na ang mga ito ay posible upang bawasan ang laki ng bahagyang bago thermal paggamot mula sa 0.
Ipinahiwatig ang lumalaking kapangyarihan ng ultratunog na ginagamit upang irradiate ang likido na mas mataas ang bilang ng mga bula/cavitations na ginawa. Ginawa naman ito ng mas nucleation site at dahil ang mga partikulo na binuo sa paligid ng mga site na ito ay mas maliit. Bukod pa rito, ang mga partikulo na nakalantad sa matagal ng ultrasonic pag-iilaw ipakita mas mababa agglomeration. Kasunod ng FESEM data pinagtibay sa nabawasan bahagyang agglomeration kapag ultratunog ay ginagamit sa proseso ng pagbubuo.
Nano-HAp particle sa saklaw ng sukat sa hanay nanometer at spherical morpolohiya ay ginawa gamit ang isang pamamaraan ng basang kemikal ulan piling ultratunog. Ito ay natagpuan na ang mga istrukturang mala-kristal at morpolohiya ng mga resultang nano-HAP powders ay umaasa sa kapangyarihan ng ang pinagmulan ng ultrasonic pag-iilaw at ang kasunod na thermal paggamot na ginagamit. Ito ay malinaw na itinaguyod ang kinaroroonan ng ultrasound sa proseso ng pagbubuo ng reaksyon kemikal at pisikal na epekto na sa dakong huli na ginawa ng ultrafine nano-HAp pulbos pagkatapos ng thermal paggamot.

Tuloy-tuloy na Ultrasound sa isang baso ng daloy ng cell

Sonication sa isang ultrasonic reaktor Kamara

Hydroxyapatite:

  • pangunahing tulagay kaltsyum pospeyt mineral
  • mataas na biocompatibility
  • mabagal na biodegradability
  • osteoconductive
  • di-nakakalason
  • di-immunogenic
  • ay maaaring pinagsama sa na polymers at / o salamin
  • mabuting pagsipsip istraktura matrix para sa iba pang mga molecule
  • kapalit ng mahusay na buto

Ultrasonic homogenizers ay mabisang kasangkapan upang makagawa at functionalize ang mga partikulo, tulad ng mga HAp

Probe-uri ultrasonicator UP50H

HAp Synthesis pamamagitan Ultrasonic Sol-Gel ruta

Ultrasonically tinulungan sol-gel ruta para sa pagbubuo ng mga partikulo ng HAp ng nanostructured:
Materyal:
– reactants: Calcium nitrate Ca (hindi3)2, di-ammonium hydrogen pospeyt (NH4)2HPO4, Sosa hydroxyd NaOH;
– 25 ml test tube

  1. Lusawin ang Ca (hindi3)2 at (NH4)2HPO4 sa nagpadalisay sa tubig (molar ratio kaltsyum sa phosphorous: 1.67)
  2. Magdagdag ng ilang NaOH na ang solusyon upang mapanatili nito pH sa paligid 10.
  3. Ultrasonic paggamot kasama ang isang UP100H (sonotrode MS10, malawak 100%)
  • Ang hydrothermal syntheses ay isinagawa sa 150° C para sa 24 h sa hurnuhan electric.
  • Matapos ang reaksyon, maaaring nag-ani ng mga mala-kristal HAp pamamagitan ng centrifugation at paghuhugas ng tubig na papel.
  • Pagtatasa ng mga nakuha HAp nanopowder mikroskopya (SEM, TEM), at / o spectroscopy (FT-IR). Ang synthesized HAp nanoparticles ay nagpapakita ng mataas na crystallinity. Iba 't ibang morpolohiya ay maoobserbahan depende sa panahon ng sonication. Mas mahabang sonication ay maaaring humantong sa unipormeng HAp nanorods may mataas na ratio ng aspekto at ultra-mataas na crystallinity. [cp. Manafi et al. 2008]

Pagbabago ng HAp

Dahil sa mga brittleness nito, ang pagsasabuhay ng dalisay HAp ay limitado. Sa materyal na mga pananaliksik, maraming mga pagsisikap upang baguhin ang HAp pamamagitan na polymers dahil natural na buto ay isang composite ay binubuo pangunahin ng nano ang laki, karayom-tulad HAp kristal (mga account para sa tungkol sa 65wt % ng buto). Ang ultrasonically na tinulungan na pagbago ng HAp at pagbubuo ng composites sa pinagbuting materyal na katangian ay nagbibigay ng posibilidad ng Makapupung (tingnan ang ilang mga halimbawa sa ibaba).

Mga ehemplo:

Pagbubuo ng nano-HAp

Sa pag-aaral ng Poinern et al. (2009), isang Hielscher UP50H probe-uri ultrasonicator ay matagumpay na ginamit para sa sono-pagbubuo ng HAp. Sa pagtaas ng enerhiya ng ultratunog, nabawasan ang laki ng mga partikulo ng mga HAp crystallites. Nanostructured hydroxyapatite (HAp) ay naghanda ng isang ultrasonically tinulungan basa-ulan pamamaraan. Ca (hindi3) at KH25PO4 werde na ginagamit bilang ang pangunahing materyal at NH3 bilang mga precipitator. Nagbunga ang hydrothermal ulan sa ilalim ng ultrasonic pag-iilaw sa laki ng nano HAp particle sa isang spherical na morpolohiya sa makikita sa hanay ng laki ng nano metro (approx. 30nm ± 5%). Poinern at katrabaho matatagpuan ang sono hydrothermal synthesis ng pang-ekonomiyang ruta sa malakas na mga kakayahan sa iskala-up sa komersyal na produksyon.

Pagbubuo ng gelantine-hydroxyapatite (Gel-HAp)

Brundavanam at katrabaho matagumpay inihanda ng composite ng gelantine-hydroxyapatite (Gel-HAp) sa ilalim ng mga kondisyon ng malumanay sonication. Para sa paghahanda ng gelantine-hydroxyapatite, 1g ng gulaman ay naging ganap dissolved sa 1000mL MilliQ na tubig sa 40° C. 2mL ng handa gulaman solusyon ay pagkatapos ay idinagdag sa ang Ca2 pera NH3 timpla. Ang pinaghalong ay sonicated may isang UP50H ultrasonicator (50W, 30kHz). Sa panahon ng sonication, 60mL ng 0.19M KH2PO4 patak-matalinong idinagdag na ang timpla.
Ang buong solusyon ay sonicated para sa 1H. Checked at pinananatili ang halaga ng pH sa pH 9 sa lahat ng oras at ang ca/P ratio ay nababagay sa 1.67. Pagsasala ng White ipukol ay nakamit sa pamamagitan ng pamamagitan ng pamamagitan ng pamamagitan ng pamamagitan ng isang makapal na slurry. Iba't-ibang mga sampol ay init-ginagamot sa isang tube pugon para sa 2h sa isang temperatura ng 100, 200, 300 at 400 ° c. Sa gayon, ang isang gel-HAp pulbos sa granular form ay nakuha, na kung saan ay grinded sa isang pinong pulbos at characterized sa pamamagitan ng XRD, FE-SEM at FT-IR. Ang mga resulta ay nagpapakita na ang banayad sonication at presence ng gulaman sa panahon ng paglago Phase ng HAp itaguyod mas mababang pagdirikit-sa gayon ay nagreresulta sa isang mas maliit at pagbabalangkas ng isang regular na sphermay hugis gel – HAp nano-particle. Ang mild sonication ay tumutulong sa pagbubuo ng nano-laki gel-HAp particle dahil sa ultrasonic homogenization epekto. Ang amide at carbonyl species mula sa gulaman sa dakong huli ilakip sa HAp nano-particle sa panahon ng paglago Phase sa pamamagitan ng sonochemically tulong interaksyon.
[Brundavanam et al. 2011]

Pagkakaipon ng HAp sa Titan Platelets

Ozhukil Kollatha et al. (2013) ay pinahiran na lamina Ti hydroxyapatite. Bago ang pagkakaipon, HAp pagsususpinde ay homogenized sa isang UP400S (400 watts ultrasonic aparato na may ultrasonic sungay H14, sonication oras 40 SEC sa 75% malawak).

Pilak ay pinahiran ng HAp

Ignatev at katrabaho (2013) nakabuo ng isang biosynthetic na paraan kung saan ang pilak nanoparticles (AgNp) ay idinedeposito HAp upang matamo ang isang patong ng HAp may antibacterial mga ari-arian at upang bawasan ang cytotoxic epekto. Para sa mga deagglomeration ng mga pilak na nanoparticles at para sa kanilang sedimentation sa ang hydroxyapatite, isang Hielscher UP400S ay ginamit.

Ignatev at katrabaho niya ginamit ang probe uri ultrasonic aparato UP400S para sa produksyon ng mga pinahiran ng pilak na HAp.

Isang setup ng magnetic stirrer at ultrasonicator UP400S ay ginamit para sa mga pinahiran ng pilak Hap paghahanda [mga Ignatev et al 2013]


Aming makapangyarihang ultrasonic aparato ay maaasahang tool sa paggamot ng mga particle sa hanay sa 001Micron at nano-ang laki ng sub. Kung nais mo upang makagawa ng mga, itataboy o functionalize ng mga particle sa maliit na tubo para sa mga layunin ng pananaliksik o kailangan mong gamutin ang mataas na bolyum ng nano-powder slurries para sa mga komersyal na produksyon – Hielscher ay nag-aalok ng ang angkop na ultrasonicator para sa iyong mga kinakailangan!

UP400S sa ultrasonic reaktor

Ultrasonic homogenizer UP400S


Makipag-ugnay sa amin / tanungin para sa karagdagang impormasyon

Makipag-usap sa amin tungkol sa iyong mga kinakailangan sa pagproseso. Inirerekomenda namin ang mga pinaka-angkop setup at pagproseso parameter para sa inyong proyekto.





Mangyaring tandaan natin Patakaran sa privacy.


Panitikan/mga reperensya

  • Brundavanam, R. K.; Jinag, Z.-T., Chapman, P.; Le, X.-t;. Mondinos, N.; Fawcett, D.; Poinern, G. E. J. (2011): Epekto ng maghalo gulaman sa mga ultrasonic thermally tinulungan synthesis ng nano hydroxyapatite. Ultrason. Sonochem. 18, 2011. 697-703.
  • Cengiz, B.; Gokce, Y.; Yildiz, N.; Aktas, Z.; Calimli, A. (2008): pagbubuo at paglalarawan ng hydroyapatite nanoparticles. Colloids at ibabaw A: Physicochem. Eng. aspeto 322; 2008.29-33.
  • Ignatev, M.; Rybak, T.; Colonges, G.; Scharff, W.; Marke, training. (2013): Plasma I-isprey Coatings Hydroxyapatite sa pilak Nanoparticles. ACTA Metallurgica Slovaca, 19/1; 2013. 20-29.
  • Jevtića, M.; Radulovićc, A.; Ignjatovića, N.; Mitrićb, M.; Uskoković, D. (2009): kontrolado ang assembly ng poly(d,l-lactide-co-glycolide) / hydroxyapatite ubod – shell nanospheres sa ilalim ng ultrasonic pag-iilaw. ACTA Biomaterialia 5 / 1; 2009. 208 – 218.
  • Kusrini, E.; Pudjiastuti, A. R.; Astutiningsih, S.; Harjanto, training. (2012): paghahanda ng mga Hydroxyapatite mula sa baka buto sa pamamagitan ng kumbinasyon ng mga pamamaraan ng Ultrasonic at pagpapatayo ng Spray. INTL. Conf. sa kemikal, Bio-kemikal at kapaligiran agham (ICBEE'2012) Singapore, Disyembre 14-15, 2012.
  • Manafi, S.; Badiee, S.H. (2008): Epekto ng Ultrasonic sa Crystallinity ng Nano-Hydroxyapatite pamamagitan ng basang kemikal na pamamaraan. 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. D Electrophoretic pagkakaipon ng Hydroxyapatite sa mga Titan. Journal ng European karamik lipunan 33; 2013. 2715 – 2721.
  • Poinern, G.E.J.; Brundavanam, R.K.; Thi Le, X.; Fawcett, D. (2012): batay sa mekanikal na katangian ng isang buhaghag Ceramic na nagmula mula sa 30 nm Sized bahagyang ang pulbos ng Hydroxyapatite para sa mga potensyal na mahirap Tissue Engineering application. American Journal ng Biomedical Engineering 2/6; 2012. 278-286.
  • Poinern, G.J.E.; Brundavanam, R.; Thig le, X.; Djordjevic, S.; Prokic, M.; Fawcett, D. (2011): thermal at ultrasonic impluwensiya sa pagbuo ng nanometer scale hydroxyapatite Bio-karamik. International Journal of Nanomedicine 6; 2011 2083 – 2095.
  • Poinern, G.J.E.; Brundavanam, R.K.; Mondinos, N.; Jiang, Z.-T. (2009): pagbubuo at characterisation ng nanohydroxyapatite gamit ang isang ultratunog tulong na paraan. Ultrasonics Sonochemie, 16/4; 2009.469-474.
  • Soypan, ko.; Mel, M.; Ramesh, S.; Petsa, K.A: (2007): hydroxyapatite ng napakaliliit na butas para sa mga aplikasyon ng artipisyal na mga buto. Agham at teknolohiya ng mga naunang mga materyales 8. 2007. 116.
  • Suslick, K. S. (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia ng kemikal teknolohiya; 4th ed. J. Wiley & Anak: New York, tomo 26, 1998 517-541.

Ultrasonic aparato para sa mga bangko-itaas at produksyon tulad ng UIP1500hd ay nagbibigay ng buong pang-industriya grade.

Ultrasonic aparato UIP1500hd may daloy sa Reaktor