Hielscher Ultrasound Technology

Sono-Synthesis fan Nano-Hydroxyapatite

Hydroxyapatit (HA of HAp) is in tige frequentearre bioaktive keramyk foar medyske doelen troch syn fergelykbere struktuer nei boaiemmateriaal. De ultrasjonele assistinte-synteze (sono-synteze) fan hydroxyapatite is in suksesfolle technyk om nasostruktuerearre HAp te meitsjen op heechste kwaliteitsstandards. De ultrasonicrûte makket om Nano-kristalline HAp te meitsjen, lykas modifisearre dieltsjes, lykas core-shell-nasospheres, en kompositeiten.

Hydroxyapatite: in ferskaat mineraal

Hydroxylapatit of hydroxyapatit (HAp, ek HA) is in natuerlik optredende mineralfoarm fan kalfeapatit mei de formule Ca5(PO4)3(OH). Om te jaan dat de crystal unit cell is twa entiteiten, wurdt it normaal skreaun10(PO4)6(OH)2. Hydroxylapatit is de hydroxyl-einstân fan 'e kompleks Apatite-groep. De OH-ion kin ferfongen wurde troch fluoride, chloride of carbonate, produksje fluorapatite of chlorapatite. It kristallisearret yn it hexagonale kristallosysteem. HAp is bekend as boaiemmateriaal dat oant 50 wt% fan 'e boai is in feroare foarm fan hydroxyapatit.
By medisinen hat Nanostrukturearre porous HAp in nijsgjirrich materiaal foar artifike boneapplikaasje. Troch syn goede biokompatibiliteit yn 'e knibbelkontak en har ferlykbere gemyske komposysje oan it bûnsmateriaal hat poarse HAp keramyk in enoarm gebrûk yn biomedikaal tapassingen fûn, lykas knochenwerven-regeneraasje, sellenproliferaasje, en medisynferliening.
"Yn 'e taelboukunde-yngenieur is it tapast fan materiaal foar bonefekken en fergrutting, keunstmjittige bontafektmateriaal, en prostesese-revisionchirurgie. It hege oerflak fan it gebiet liedt ta in fereale osteokonduktiviteit en resorabiliteit foar it leverjen fan snelle bone-ynrôzje. "[Soypan et al. 2007] Dus, in protte moderne ymplantaten binne mei hydroxylapatit beskerme.
In oare promovende tapassing fan mikrokrystalline hydroxylapatite is har gebrûk as “bone-building” oanfolling mei superior absorption yn ferliking mei kalcium.
Njonken har gebrûk as reparaat materiaal foar bone en tosken, kinne oare applikaasjes fan HAp yn 'e katalysis, dongproduksjeproduksje, as compound yn' e pharmazeutyske produkten, yn proteine-chromatografyske applikaasjes en wetterbehandingsprosessen fine.

Power Ultrasound: Effekten en effekt

Sonication wurdt beskreaun as in proses wêr't in akoestysk fjild wurdt brûkt, dat is keppele oan in floeibere medium. De ultrasone golven propagearje yn 'e flüssigens en produsearje wikseljende hege druk / leechdruksyklusen (kompresje en seldefaksje). Yn 'e seldefaktyfase ferskine lytse fakuümbellen as leechte yn' e flüssigens, dy't groeie oer ferskate hege druk / leechdruksyklusen oant de bubble gjin enerzjy mear kin absorbearje. Yn dizze faze implodearje de bubbels geweldich tidens in kompresjefase. Tidens sa'n borrelynfal komt in grutte hoemannichte enerzjy frij yn 'e foarm fan in skokgolven, hege temperatueren (sawat 5.000K) en druk (sawat 2.000atm). Fierder wurde dizze "hot spots" karakterisearre troch heul hege koelingsraten. De ymposysje fan 'e bubble resulteart ek yn floeibere jets fan maksimaal 280m / s snelheid. Dit ferskynsel wurdt kavitaasje neamd.
Wannear't dizze ekstreme krêften, dy't yn 'e kamping oft er kavitaasjebluten generearje, útwreidzje yn' t sinisearre medium, dieltsjes en drappels wurde ynfloed – sadat in interpartikele gearhing resultaat sadat de fêste smakel. Dêrtroch wurde parten fan grutte fergrutting lykas milling, dekagglomeraasje en fersprieding berikt. De dieltsjes kinne ferlege wurde oan submicron- en nano-grutte.
Njonken de meganyske effekten kin de krêftige soantsje frije radikalen, skerm molecules oanmeitsje, en dielen fan dieltsjes aktivearje. Dit ferskynsel is bekend as sonochemistry.

Sono-Syntheses

In ultrasoanlike behanneling fan 'e foarkommende resultaat bringt tige fynlike dieltsjes mei sels distribúsje, sadat mear nucleaasjeplakken foar ôffitiging ûntstien binne.
HAp-dieltsjes dy't synthesized ûnder ultrasonication sjogge in fergrutte nivo fan agglomeraasje. De legere tendenz foar agglomeraasje fan ultrasonyk synthesized HAp waard lykwols befestige troch FESEM (Field Emission Scanning Electron Microscopy) fan Poinern et al. (2009).

Ultrasound assist en stimulearret chimere reaksjes troch ultrasonic cavitation en har fysike effekten dy't direkte ynfloed fan partikulêre morphology yn 'e groei faze. De belangrike foardielen fan ultrasonication dy't de tarieding fan superfine reaktionsgemiksen hawwe

  • 1)
  • 2) fergrutte tiid foar ferwurking
  • 3) in algemiene ferbettering fan it effisjint brûken fan enerzjy.

Poinern et al. (2011) ûntwikkele in wet-chemyske rûte dy't kalsynitrate tetrahydrat brûkt (Ca [NO3] 2 · 4H2O) en potassium dihydrogen phosphate (KH2PO4) as haadreaktanten. Foar kontrôle fan 'e pH-wearde by de synthesis waard ammoniumhydroxid (NH4OH) tafoege.
De ultrasoundprosessor wie oanwêzich UP50H (50 W, 30 kHz, MS7 Sonotrode w / 7 mm-diameter) fan Hielscher Ultrasonics.

Steppingen fan nano-HAP synteze:

In 40 mL oplossing fan 0.32m Ca (NO3)2 · 4 ः2O waard yn in lyts beuker taret. De oplossing pH waard doe oanpast oan 9.0 mei sa'n 2,5 mL NH4OH. De oplossing waard oandien mei de UP50H by 100% amplitude ynstelling foar 1 oere.
Oan 'e ein fan' e earste oere in 60 mL oplossing fan 0,19M [KH2PO4] waard doe stadichoan tropysk yn 'e earste oplossing tafoege, wylst in twadde oere fan ultrasoan bestriding waard. Troch it mingdingsproses waard de pH-wearde kontrolearre en behannele by 9, wylst it Ca / P-ratio waard op 1,67 hâlden. De oplossing waard doe filtert mei centrifugaasje (~ 2000 g), wêrnei't de resultaatde wite presidint yn in tal problemen foar waarmte behannele waard.
De oanwêzigens fan ultraschwyn yn it synthesisproseduere foarôfgeand oan de thermyske behanneling hat in wichtige ynfloed op it meitsjen fan de earste Nano-HAP-partikuliere foarrinners. Dit is bedoeld foar de partikelgrutte dy't ferbûn is mei nukleaasje en it groei fan it materiaal, dat op 'e oarder is ferbûn mei de mjitte fan super sêding yn' e floeibere faze.
Dêrnjonken kinne sawol de partikelgrutte en har morfology direkt beynfloede wurde yn dizze syntezeproses. It effekt fan it fergrutsjen fan de ultraschwynske krêft fan 0 oant 50W die bliken dat it mooglik wie om de partikelgrutte foardat de thermyske behanneling ôfnimt.
De groeiende ultraskrêftkrêft dy't brûkt waard om de flesse te bestriden waard oanjûn dat in gruttere oantal bollen / kavitaasjes makke wurde. Dit hat dan ek mear kearndoelen makke en as gefolch hawwe de dieltsjes dy't om dizze siden hinne foarmje binne lytser. Fierder hawwe dieltsjes dy't lannen útsteld binne op langere perioaden fan ultrasoanbestriding minder agglomeraasje. Oanfoljende FESEM-gegevens befêstige de ferminderende partikulier-agglomeraasje as ultrasound brûkt wurdt yn 'e synthesensproses.
Nano-HAp-dieltsjes yn 'e nanometergrutte en spherike morphology waarden makke mei in wiete gemyske ôfrotechnyk yn' e oanwêzigens fan ultrasound. It fûn waard fûn dat de kristlike struktuer en morphology fan 'e resultaten fan Nano-HAP-puders ôfhinklik wie fan' e krêft fan 'e ultrasoanlike bestrafingsboarne en de folgjende thermyske behanneling. It wie evident dat de oanwêzigens fan 'e ultraspond yn it synthesisproses de gemyske reaksjes en fysyske effekten promovearre dy't nei de thermyske behanneling de ultrafine fan' n fan 'e puopers makke hawwe.

Continuous ultrasonication mei in glêsfloedzell

Sonication yn in ultrasoanreaktorkeamer

Hydroxyapatit:

  • haadûntwikkeling fan inorganisme kalsyf phosphate mineral
  • hege biokompatibiliteit
  • langer biodegradabiliteit
  • Osteokonduktyf
  • net-tosk
  • net-immunogenic
  • kinne kombinearre wurde mei polymers en / of glês
  • Goede absorptionstruktuermatrix foar oare molekulen
  • geweldige bone substitút

Ultrasonic homogenisers binne krêftige ynstruminten om dieltsjes te synthesizearjen en te funksearjen, lykas HAp

Probe-type ultrasonicator UP50H

HApsyntheses fia Ultrasonic Sol-Gel Route

Ultrasonysk assistearre sol-gel-rûte foar de synthesis fan nanostruktuerearre HAp-dieltsjes:
Materiaal:
– Reaktanten: Calciumnitrate Ca (NO3)2, di-ammoniumwasserstof phosphate (NH4)2HPO4, Sodiumhydroxyd NaOH;
– 25 ml testrobe

  1. Druk op Ca (NO3)2 en (NH4)2HPO4 yn destillearre wetter (molêre ferhâlding kalcium oant phosphorus: 1,67)
  2. Foare NaOH oan de oplossing om har pH om 10 hinne te hâlden.
  3. Ultrasjonele behanneling mei an UP100H (sonotrode MS10, amplituden 100%)
  • De hydrothermalsyntheses waarden op 150 ° C foar 24 oeren yn in elektrysk oven dien.
  • Nei de reaksje kin Krystalline HAp rekke wurde troch sintrifugaasje en wassen mei deionisearre wetter.
  • Untfongen fan de bekende HAp nanopowder troch mikroskopy (SEM, TEM,) en / of spektroskopy (FT-IR). De synthesisearre HAp-nanoparticles jouwe hege kristalliniteit. Der kinne ferskate morphology ôfhinklik wêze fanôf de sonication. Langere soantsje kin liede ta unifoarme HAp nanorods mei in hege aspect ratio en ultra-hege kristalliniteit. [cp. Manafi et al. 2008]

Modifikaasje fan HAp

Troch syn brittelens is de tapassing fan pure HAp beheind. Yn materieel ûndersyk binne in soad ynspannings makke om HAp te feroarjen troch polymers, omdat de natuerlike bonte in komposite is foar it grutste part bestiet út nano-grutte, needel-like HAp-kristallen (rekken foar ûngefear 65wt% fan bonke). De ultrasonyk assistinte modifikaasje fan HAp en synteze fan kompositeiten mei ferbettere materialen kenmerken biedt mannichfâldich mooglikheden (sjoch in pear foarbylden hjirûnder).

Praktyske foarbylden:

Synthesis fan nano-HAp

Yn 'e stúdzje fan Poinern et al. (2009), in Hielscher UP50H Sample type ultrasonicator waard súksesfol brûkt foar de sono-synteze fan HAp. Mei ferheging fan ultrasonnenenergie sloegen de dieltsjes grutte fan 'e HAp-kristalliten. Nanostrukturearre hydroxyapatit (HAp) waard taret troch in ultrasonyk assistinte wet-precipitation technyk. Ca (NO3) en KH25PO4 wurdt brûkt as haadmateriaal en NH3 as de ferdylator. De hydrothermatyske foarkommen ûnder ultrasoan bestriding levere Nano-partikelen mei in spherike morfology yn 'e nanometergruttegebiet (± 30nm ± 5%). Poinern en wurknimmers fûnen de sono-hydrothermalsynstes in ekonomyske rûte mei sterke skaalfergrutting op kommerzielle produksje.

Synthesis fan gelantine-hydroxyapatit (Gel-HAp)

Brundavanam en ko-wurkers hawwe mei sukses in gelantine-hydroxyapatit (Gel-HAp) kompositaasje sukses makke. Foar de tarieding fan gelantine-hydroxyapatit is 1g gelatine folslein oplost yn 1000mL MilliQ wetter by 40 ° C. 2mL fan 'e tarieding fan gelatinige oplossing waard doe taheakke oan de Ca2 + / NH3 mingsel. De ming waard mei in oanpakt UP50H ultrasonicator (50W, 30kHz). By de sonication, 60mL fan 0.19M KH2PO4 Oan it miel waarden dúdlikens tafoege.
De heule oplossing waard soneare foar 1 oere. De pH-wearde waard te alle tiden kontrolearre en hâlden op pH 9 en de Ca / P-ferhâlding waard oanpast op 1,67. Filtraasje fan it wite delslach waard berikt troch sintrifugaasje, wat resultearre yn in dikke slurry. Ferskillende samplen waarden ferwaarme yn in buisovne foar 2h by in temperatuer fan 100, 200, 300 en 400 ° C. Dêrmei waard in Gel – HAp-poeder yn korrelige foarm krigen, dat waard malen ta in fyn poeder en karakterisearre troch XRD, FE-SEM en FT-IR. De resultaten litte sjen dat mylde ultrasonication en oanwêzigens fan gelatine yn 'e groeifase fan' e HAp legere adhesie befoarderje - wêrtroch in lytsere en resultearret yn in regelmjittige sferyske foarm fan 'e Gel – HAp nano-dieltsjes. De mylde sonication helpt de synthese fan nano-grutte Gel – HAp-dieltsjes fanwege ultrasonyske homogenisaasje-effekten. De amide- en karbonylsoarten út 'e gelatine heakje dan oan' e HAp-nano-dieltsjes tidens de groeifase fia sonochemysk stipe ynteraksje.
[Brundavanam et al. 2011]

Deposysje fan HAp op Titanium platelets

Ozhukil Kollatha et al. (2013) hawwe Ti-platen mei hydroxyapatit beskerme. Foar de ôfslach waard de HAp-suspendaasje homogenisearre mei an UP400S (400 watts ultrasone apparaat mei ultrasonic horn H14, sonication tiid 40 sek. By 75% amplitude).

Silver Coated hap

Ignatev en ko-wurkers (2013) ûntwikkele in biosynetetyske metoade wêrby't sulveren nanopartikelen (AgNp) op HAp opslein wiene om in HAp-coating te krijen mei antibakterielijke eigenskippen en om de cytotoxyske effekt te ferfallen. Foar de deagglomeraasje fan 'e sulveren nanotechniken en foar har sedimintaasje op' e hydroxyapatite, in Hielscher UP400S is brûkt.

Ignatev en syn kollektueren brûkten it ultrasonic probe-type apparaat UP400S foar de sulver-coated HAp-produksje.

In opset fan magnetyske rührer en ultrasonicator UP400S waard brûkt foar de sulver-coated Hap-tarieding [Ignatev et al 2013]


Us krêftige ultrasone apparaten binne betroubere ynstruminten foar behannelingen fan dieltsjes yn 'e submikron- en nano-sized rige. Oft jo particulieren yn lytse tûken ûnderskeure, dispersearje of funksjonearje wolle foar ûndersyksdoel of jo moatte hege voluminten fan Nano-puber slurries behannelje foar kommersjele produksje – Hielscher biedt de passende ultrasonicator foar jo easken!

UP400S mei ultrasoanreaktor

ultrasone homogenizer UP400S


Kontaktje ús / freegje foar mear ynformaasje

Sprek mei ús oer jo ferwurkingswinsken. Wy sille de meast gaadlike opset- en ferwurkingsparameters oan jo projekt oanbean.





Besykje ús Privacy Policy.


Literatuer / Referinsjes

  • Brundavanam, RK; Jinag, Z.-T., Chapman, P .; Le, X.-T .; Mondinos, N .; Fawcett, D .; Poinern, GEJ (2011): Effekt fan ferlotte gelatine op de ultrasonyk thermal assistearre synthesis fan nano hydroxyapatite. Ultrason. Sonochem. 18, 2011. 697-703.
  • Cengiz, B.; Gokce, Y .; Yildiz, N.; Aktas, Z .; Calimli, A. (2008): Synteze en karakterisearring fan nanopartikelen fan hydroyapatite. Kolloïden en oerflakken A: Physicochem. Eng. Aspekten 322; 2008. 29-33.
  • Ignatev, M .; Rybak, T .; Colonges, G .; Scharff, W .; Marke, S. (2013): Plasma sprayte Hydroxyapatite Coatings mei sulvernoparticles. Acta Metallurgica Slovaca, 19/1; 2013. 20-29.
  • Jevtića, M .; Radulovićc, A .; Ignjatovića, N .; Mitrićb, M .; Uskoković, D. (2009): Bestjoerlike gearstalling fan poly (d, l-lactide-co-glycolide) / hydroxyapatite kearn-shell-nasospheres ûnder ultrasoan bestriding. Acta Biomaterialia 5/1; 2009. 208-218.
  • Kusrini, E .; Pudjiastuti, AR; Astutiningsih, S .; Harjanto, S. (2012): Preparatie van Hydroxyapatite van Bovine Knoop troch Combinatie-metoaden van Ultrasonic en Spray Drying. Intl. Conf. op Chemical, Biochemical and Environmental Sciences (ICBEE'2012) Singapore, 14-15 desimber 2012.
  • Manafi, S .; Badiee, SH (2008): Effekt fan Ultrasonic oer Kristalliniteit fan Nano-Hydroxyapatite fia Wet Chemical Method. Ir J Pharma Sci 4/2; 2008. 163-168
  • Ozhukil Kollatha, V .; Chenc, Q .; Clossetb, R .; Luytena, J .; Trainab, K .; Mullensa, S .; Boccaccinic, AR; Clootsb, R. (2013): AC tsjin DC Electrophoretyske besparring fan Hydroxyapatite op Titanium. Journal of the European Ceramic Society 33; 2013. 2715-2721.
  • Poinern, GEJ; Brundavanam, RK; Thi Le, X .; Fawcett, D. (2012): De meganyske eigenskippen fan in poroske keramyk, ûntliend fan in 30 nm partikuliere grûnpulver fan Hydroxyapatite foar Potensjaal hurde tissue-ynstellingen. American Journal of Biomedical Engineering 2/6; 2012. 278-286.
  • Poinern, GJE; Brundavanam, R .; Thi Le, X .; Djordjevic, S.; Prokic, M.; Fawcett, D. (2011): Thermyske en ultrasone ynfloed yn 'e foarming fan nanometer-skaal hydroxyapatite bio-keramyk. International Journal of Nanomedicine 6; 2011. 2083–2095.
  • Poinern, GJE; Brundavanam, RK; Mondinos, N.; Jiang, Z.-T. (2009): Synteze en karakterisaasje fan nanohydroxyapatite mei help fan in ultragelûd-metoade. Ultrasonics Sonochemistry, 16/4; 2009. 469-474.
  • Soypan, ik .; Mel, M .; Ramesh, S .; Khalid, KA: (2007): Porous hydroxyapatite foar keunstmjittige boneapplikaasjes. Science and Technology of Advanced Materials 8. 2007. 116.
  • Suslick, KS (1998): Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology; 4e ed. J. Wiley & Sünden: New York, Vol. 26, 1998, 517-541.

Ultrasonic-apparaten foar bank-top en produksje lykas de UIP1500hd biede folslein industriele klasse.

Ultrasone appartemint UIP1500hd mei flowing-through reactor