અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો ઉપયોગ કરીને નેનોકોમ્પોઝિટ હાઇડ્રોજેલનું સંશ્લેષણ
નેનોકોમ્પોઝિટ હાઇડ્રોજેલ અથવા નેનોજેલ બહુવિધ કાર્યો ધરાવતી 3D રચનાઓ છે, જે ઔષધવાહકો અને નિયંત્રિત મુક્તિ ધરાવતી ઔષધ વિતરણ પ્રણાલીઓ તરીકે અત્યંત અસરકારક છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશન નેનો કદના પોલિમરીય હાઇડ્રોજેલ કણોના વિક્ષેપનને તેમજ ત્યારબાદ આ પોલિમર રચનાઓમાં નેનોકણોના સમાવેશ/સમાવિષ્ટીકરણને પ્રોત્સાહન આપે છે.
નેનોજેલનું અલ્ટ્રાસોનિક સંશ્લેષણ
નેનોકોમ્પોઝિટ હાઇડ્રોજેલ ત્રિપરિમાણીય પદાર્થ રચનાઓ છે અને તેમને ચોક્કસ વિશેષતાઓ પ્રદર્શિત કરે તે રીતે રચી શકાય છે, જેના કારણે તેઓ શક્તિશાળી ઔષધવાહકો અને નિયંત્રિત મુક્તિ ધરાવતી ઔષધ વિતરણ પ્રણાલીઓ બને છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશન કાર્યાત્મક સમૂહોથી સંશોધિત નેનો કદના કણોના સંશ્લેષણને તેમજ ત્યારબાદ ત્રિપરિમાણીય પોલિમરીય રચનાઓમાં નેનોકણોના સમાવેશ/સમાવિષ્ટીકરણને પ્રોત્સાહન આપે છે. અલ્ટ્રાસોનિક રીતે સંશ્લેષિત નેનોજેલ તેમના નેનો કદના આંતરિક ભાગમાં જૈવસક્રિય સંયોજનોને બંધિત કરી શકે છે, તેથી આ નેનો કદના હાઇડ્રોજેલ ઉત્તમ કાર્યક્ષમતાઓ પ્રદાન કરે છે.
નેનોજેલ હાઇડ્રોજેલ નેનોકણોના જલીય વિક્ષેપો છે, જેમાં કણો જલસ્નેહી પોલિમર જાળ તરીકે ભૌતિક અથવા રાસાયણિક રીતે ક્રોસલિંક થયેલા હોય છે. ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ નેનોવિક્ષેપો ઉત્પન્ન કરવામાં અત્યંત કાર્યક્ષમ હોવાથી, શ્રેષ્ઠ કાર્યક્ષમતાઓ ધરાવતા નેનોજેલના ઝડપી અને વિશ્વસનીય ઉત્પાદન માટે પ્રોબ પ્રકારના અલ્ટ્રાસોનિકેટરો એક નિર્ણાયક સાધન છે.
અલ્ટ્રાસોનિકેટર UIP1000hdT નેનોકોમ્પોઝિટ હાઇડ્રોજેલના સંશ્લેષણ માટે કાચના રિએક્ટર સાથે
અલ્ટ્રાસોનિક રીતે ઉત્પાદિત નેનોજેલની કાર્યક્ષમતાઓ
- ઉત્તમ કલિલીય સ્થિરતા અને વિશાળ વિશિષ્ટ સપાટી ક્ષેત્રફળ
- નેનોકણોથી સઘન રીતે ભરી શકાય છે
- સંકર કોર/શેલ નેનોજેલમાં કઠોર અને નરમ કણોને સંયોજિત કરવાની સુવિધા આપે છે
- ઉચ્ચ જલીકરણ ક્ષમતા
- જૈવઉપલબ્ધતાને પ્રોત્સાહન આપે છે
- ફૂલવાના / સંકોચાવાના ઉચ્ચ ગુણધર્મો
અલ્ટ્રાસોનિક રીતે સંશ્લેષિત નેનોજેલનો ઉપયોગ અનેક અનુપ્રયોગો અને ઉદ્યોગોમાં થાય છે, ઉદાહરણ તરીકે
- ઔષધીય અને તબીબી અનુપ્રયોગો માટે: ઉદાહરણ તરીકે ઔષધવાહક, જીવાણુરોધી જેલ, જીવાણુરોધી ઘાનું ડ્રેસિંગ
- જનીન વિતરણ માટે જૈવરાસાયણશાસ્ત્ર અને જૈવચિકિત્સામાં
- રાસાયણિક અને પર્યાવરણીય અનુપ્રયોગોમાં અધિશોષક/જૈવઅધિશોષક તરીકે
- પેશી ઇજનેરીમાં, કારણ કે હાઇડ્રોજેલ અનેક કુદરતી પેશીઓના ભૌતિક, રાસાયણિક, વિદ્યુત અને જૈવિક ગુણધર્મોનું અનુકરણ કરી શકે છે
કેસ અભ્યાસ: સોનોકેમિકલ પદ્ધતિ દ્વારા ઝિંક નેનોજેલનું સંશ્લેષણ
સરળ અલ્ટ્રાસોનિક પ્રક્રિયા દ્વારા ZnO સંકર નેનોકણોને Carbopol જેલમાં સ્થિર કરી શકાય છે: ઝિંક નેનોકણોના અવક્ષેપનને પ્રેરિત કરવા માટે સોનિકેશનનો ઉપયોગ થાય છે, ત્યારબાદ નેનો-હાઇડ્રોજેલ બનાવવા માટે આ કણોને અલ્ટ્રાસોનિક રીતે Carbopol સાથે ક્રોસલિંક કરવામાં આવે છે.
Ismail et al. (2021) એ સરળ સોનોકેમિકલ પદ્ધતિ દ્વારા ઝિંક ઑક્સાઇડ નેનોકણોનું અવક્ષેપન કર્યું હતું. (ZnO નેનોકણોના સોનોકેમિકલ સંશ્લેષણ માટેની કાર્યપદ્ધતિ અહીં મેળવો).
ત્યારબાદ, નેનોકણોનો ઉપયોગ ZnO નેનોજેલના સંશ્લેષણ માટે કરવામાં આવ્યો હતો. આ માટે, ઉત્પન્ન થયેલા ZnO NPs ને બે વાર વિઆયનીકૃત કરેલા પાણીથી ધોવામાં આવ્યા હતા. 0.5 g Carbopol 940 ને 300 mL બે વાર વિઆયનીકૃત કરેલા પાણીમાં ઓગાળવામાં આવ્યું હતું, ત્યારબાદ તાજા ધોયેલા ZnO NPs ઉમેરવામાં આવ્યા હતા. Carbopol કુદરતી રીતે અમ્લીય હોવાથી, દ્રાવણના pH મૂલ્યને તટસ્થ કરવું જરૂરી છે, અન્યથા તે ઘટ્ટ થતું નથી. તેથી, Hielscher અલ્ટ્રાસોનિકેટર UP400S નો ઉપયોગ કરીને 95 ના કંપવિસ્તાર અને 95% ના ચક્ર સાથે મિશ્રણનું 1 h સુધી સતત સોનિકેશન કરવામાં આવ્યું હતું. ત્યારબાદ, તટસ્થીકરણ કરનાર પદાર્થ તરીકે 50 mL ટ્રાઇમિથાઇલએમાઇન (TEA) (pH ને 7 સુધી વધારવા માટે) સતત સોનિકેશન હેઠળ ટીપે ટીપે ઉમેરવામાં આવ્યું હતું, જ્યાં સુધી સફેદ ZnO જેલની રચના થઈ ન હતી. pH તટસ્થ pH ની નજીક પહોંચ્યો ત્યારે Carbopol ઘટ્ટ થવાનું શરૂ થયું હતું.
સંશોધન ટીમ નેનોજેલની રચના પર અલ્ટ્રાસોનિકેશનની અસાધારણ રીતે સકારાત્મક અસરોને કણો વચ્ચેની વધેલી આંતરક્રિયા દ્વારા સમજાવે છે. પ્રતિક્રિયા મિશ્રણના ઘટકોમાં અલ્ટ્રાસોનિક રીતે પ્રેરિત આણ્વિક હલનચલન, પોલિમર અને દ્રાવક વચ્ચેની આંતરક્રિયાઓથી પ્રોત્સાહિત થતી ઘટ્ટ થવાની પ્રક્રિયાને વધારે છે. વધુમાં, સોનિકેશન Carbopol ના ઓગળવાને પ્રોત્સાહિત કરે છે. આ ઉપરાંત, અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગોનું વિકિરણ પોલિમર અને ZnO NPs વચ્ચેની આંતરક્રિયાને વધારે છે અને તૈયાર કરેલા Carbopol/ZnO સંકર નેનોકણોના જેલના શ્યાનપ્રત્યાસ્થ ગુણધર્મોને સુધારે છે.
ઉપરનો યોજનાત્મક પ્રવાહ આલેખ ZnO NPs અને Carbopol/ZnO સંકર નેનોકણોના જેલનું સંશ્લેષણ દર્શાવે છે. આ અભ્યાસમાં, ZnO નેનોકણોના અવક્ષેપણ અને નેનોજેલની રચના માટે અલ્ટ્રાસોનિકેટર UP400St નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. (Ismail et al., 2021 પરથી અનુકૂલિત)
અલ્ટ્રાસોનિકેશનની અસર હેઠળ રાસાયણિક અવક્ષેપણ પદ્ધતિ દ્વારા સંશ્લેષિત ZnO NPs, જેમાં (a) જલીય દ્રાવણમાં છે અને (b) અલ્ટ્રાસોનિક રીતે સ્થિર Carbopol આધારિત હાઇડ્રોજેલમાં વિખેરાયેલા છે.
(અભ્યાસ અને ચિત્ર: Ismail et al., 2021)
કેસ અભ્યાસ: પોલી(મેથાક્રિલિક એસિડ)/મોન્ટમોરિલોનાઇટ (PMA/nMMT) નેનોજેલની અલ્ટ્રાસોનિક તૈયારી
Khan et al. (2020) એ અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સહાયિત રેડોક્સ પોલિમરીકરણ દ્વારા પોલી(મેથાક્રિલિક એસિડ)/મોન્ટમોરિલોનાઇટ (PMA/nMMT) નેનોકમ્પોઝિટ હાઇડ્રોજેલનું સફળ સંશ્લેષણ દર્શાવ્યું હતું. સામાન્ય પ્રક્રિયામાં, સમાન વિખેરણ બનાવવા માટે 1.0 g nMMT ને 50 mL નિસ્યંદિત પાણીમાં 2 h સુધી અલ્ટ્રાસોનિકેશન દ્વારા વિખેરવામાં આવ્યું હતું. સોનિકેશન માટીના વિખેરણને સુધારે છે, જેના પરિણામે હાઇડ્રોજેલના યાંત્રિક ગુણધર્મો અને અધિશોષણ ક્ષમતામાં વધારો થાય છે. નિલંબનમાં મેથાક્રિલિક એસિડ મોનોમર (30 mL) ટીપે ટીપે ઉમેરવામાં આવ્યું હતું. મિશ્રણમાં આરંભક એમોનિયમ પર્સલ્ફેટ (APS) (0.1 M) ઉમેરવામાં આવ્યું હતું, ત્યારબાદ 1.0 mL TEMED પ્રવેગક ઉમેરવામાં આવ્યું હતું. ચુંબકીય સ્ટિરર વડે વિખેરણને 50°C પર 4 h સુધી જોરશોરથી હલાવવામાં આવ્યું હતું. પરિણામે મળેલા શ્યાન દળને એસિટોનથી ધોઈને ઓવનમાં 70°C પર 48 h સુધી સૂકવવામાં આવ્યું હતું. પરિણામી ઉત્પાદનને પીસીને કાચની બોટલમાં સંગ્રહિત કરવામાં આવ્યું હતું. nMMT ની માત્રાને 0.5, 1.0, 1.5 અને 2.0 g કરીને જુદા જુદા નેનોકમ્પોઝિટ જેલનું સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. 1.0 g nMMT નો ઉપયોગ કરીને તૈયાર કરેલા નેનોકમ્પોઝિટ હાઇડ્રોજેલે બાકીના કમ્પોઝિટ કરતાં વધુ સારા અધિશોષણ પરિણામો દર્શાવ્યા હતા અને તેથી તેનો ઉપયોગ અધિશોષણના વધુ અભ્યાસ માટે કરવામાં આવ્યો હતો.
જમણી બાજુના SEM-EDX સૂક્ષ્મચિત્રો મોન્ટમોરિલોનાઇટ (MMT), નેનો-મોન્ટમોરિલોનાઇટ (nMMT), પોલી(મેથાક્રિલિક એસિડ)/નેનો-મોન્ટમોરિલોનાઇટ (PMA/nMMT), અને એમોક્સિસિલિન (AMX) તથા ડાઇક્લોફેનેક (DF) ભરેલા PMA/nMMT ધરાવતા નેનોજેલનું તત્ત્વીય અને સંરચનાત્મક વિશ્લેષણ દર્શાવે છે. નીચેના નમૂનાઓ માટે EDX સાથે 1.00 KX ના આવર્ધન પર SEM સૂક્ષ્મચિત્રો નોંધવામાં આવ્યા હતા:
- મોન્ટમોરિલોનાઇટ (MMT),
- નેનો-મોન્ટમોરિલોનાઇટ (nMMT),
- પોલી(મેથાક્રિલિક એસિડ)/નેનો-મોન્ટમોરિલોનાઇટ (PMA/nMMT),
- અને એમોક્સિસિલિન (AMX) તથા ડાઇક્લોફેનેક (DF) ભરેલા PMA/nMMT.
એવું અવલોકન કરવામાં આવે છે કે કાચા MMTમાં સ્તરિત પત્રક જેવી રચના હોય છે, જેમાં મોટા કણોની હાજરી જોવા મળે છે. સંશોધન પછી, MMTનાં પત્રકોનું સૂક્ષ્મ કણોમાં સ્તરવિચ્છેદન થાય છે, જે અષ્ટફલકીય સ્થાનોમાંથી Si2+ અને Al3+ દૂર થવાને કારણે હોઈ શકે છે. nMMTનો EDX વર્ણપટ કાર્બનની ઊંચી ટકાવારી દર્શાવે છે, જે મુખ્યત્વે સંશોધન માટે ઉપયોગમાં લેવાયેલા પૃષ્ઠસક્રિય પદાર્થને કારણે હોઈ શકે છે, કારણ કે CTAB (C19H42BrN)નો મુખ્ય ઘટક કાર્બન (84%) છે. PMA/nMMT સુસંગત અને લગભગ સહસતત રચના દર્શાવે છે. વધુમાં, કોઈ રંધ્રો દેખાતા નથી, જે PMA મેટ્રિક્સમાં nMMTનું સંપૂર્ણ સ્તરવિચ્છેદન દર્શાવે છે. ઔષધીય અણુઓ એમોક્સિસિલિન (AMX) અને ડાયક્લોફેનેક (DF)ના શોષણ પછી, PMA/nMMTની આકારરચનામાં ફેરફારો જોવા મળે છે. સપાટીની ખરબચડી સંરચનામાં વધારો થતાં તે અસમમિત બને છે.
માટી આધારિત નેનોકદના હાઇડ્રોજેલોના ઉપયોગ અને કાર્યાત્મક ગુણધર્મો: માટી અને પોલિમર બંનેના સંયુક્ત ગુણધર્મો, જેમ કે જૈવવિઘટનક્ષમતા, જૈવસુસંગતતા, આર્થિક વ્યવહાર્યતા, વિપુલ ઉપલબ્ધતા, ઊંચું વિશિષ્ટ સપાટી ક્ષેત્રફળ, ત્રિપરિમાણીય જાળું અને ફૂલવા / સંકોચાવાના ગુણધર્મોને કારણે, માટી આધારિત હાઇડ્રોજેલ નેનોકોમ્પોઝિટને જલીય દ્રાવણમાંથી અકાર્બનિક અને/અથવા કાર્બનિક દૂષકો ગ્રહણ કરવા માટે સંભવિત અતિશય અસરકારક અધિશોષકો તરીકે જોવામાં આવે છે.
(જુઓ Khan et al., 2020)
(a) MMT, (b) nMMT, (c) PMA/nMMT અને (d) AMX તથા (e) DF ભરેલા નેનોકોમ્પોઝિટ હાઇડ્રોજેલોના SEM-EDX સૂક્ષ્મચિત્રો. નેનોજેલો અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો ઉપયોગ કરીને તૈયાર કરવામાં આવ્યા હતા.
(અભ્યાસ અને ચિત્રો: ©Khan et al. 2020)
હાઇડ્રોજેલ અને નેનોજેલના ઉત્પાદન માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિકેટરો
હાઇડ્રોજેલ અને નેનોજેલના ઉત્પાદન માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિકેટરો
Hielscher Ultrasonics શ્રેષ્ઠ કાર્યાત્મક ગુણધર્મો ધરાવતા હાઇડ્રોજેલો અને નેનોજેલોના સંશ્લેષણ માટે ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળાં અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણોનું ઉત્પાદન કરે છે. નાના અને મધ્યમ કદના સંશોધન અને વિકાસ તથા પાયલોટ અલ્ટ્રાસોનિકેટરોથી લઈને સતત કાર્યપદ્ધતિમાં હાઇડ્રોજેલના વ્યાવસાયિક ઉત્પાદન માટેની ઔદ્યોગિક પ્રણાલીઓ સુધી, Hielscher Ultrasonics પાસે હાઇડ્રોજેલ / નેનોજેલ ઉત્પાદન માટેની તમારી જરૂરિયાતો પૂરી કરવા યોગ્ય અલ્ટ્રાસોનિક પ્રોસેસર છે.
- ઊંચી કાર્યક્ષમતા
- અત્યાધુનિક ટેકનોલોજી
- વિશ્વસનીયતા અને મજબૂતાઈ
- બેચ અને ઇનલાઇન
- કોઈપણ આયતન માટે
- બુદ્ધિશાળી સોફ્ટવેર
- સ્માર્ટ સુવિધાઓ (દા.ત., ડેટાની નોંધણી)
- ચલાવવામાં સરળ અને સુરક્ષિત
- ઓછી જાળવણી
- CIP (સ્થાન પર જ સફાઈ)
નીચેનું કોષ્ટક અમારા અલ્ટ્રાસોનિકેટરોની અંદાજિત પ્રક્રિયાક્ષમતાનો ખ્યાલ આપે છે:
| બેચનું આયતન | પ્રવાહ દર | ભલામણ કરેલાં ઉપકરણો |
|---|---|---|
| 1 થી 500mL | 10 થી 200mL/min | UP100H |
| 10 થી 2000mL | 20 થી 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 થી 20L | 0.2 થી 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 થી 100L | 2 થી 10L/min | UIP4000hdT |
| 15 થી 150L | 3 થી 15L/min | UIP6000hdT |
| n.a. | 10 થી 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | વધુ | સમૂહમાં ગોઠવાયેલા UIP16000 |
અમારો સંપર્ક કરો! / અમને પૂછો!
(અભ્યાસ અને વિડિયો: Rutgeerts et al., 2019)
સાહિત્ય / સંદર્ભો
- Ismail, S.H.; Hamdy, A.; Ismail, T.A.; Mahboub, H.H.; Mahmoud, W.H.; Daoush, W.M. (2021): Synthesis and Characterization of Antibacterial Carbopol/ZnO Hybrid Nanoparticles Gel. Crystals 2021, 11, 1092.
- Khan, Suhail; Fuzail Siddiqui, Mohammad; Khan, Tabrez Alam (2020): Synthesis of poly(methacrylic acid)/montmorillonite hydrogel nanocomposite for efficient adsorption of Amoxicillin and Diclofenac from aqueous environment: Kinetic, isotherm, reusability, and thermodynamic investigations. ACS Omega. 5, 2020. 2843–2855.
- 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.
જાણવા યોગ્ય તથ્યો
ZnO નેનોકણોના સોનોકેમિકલ સંશ્લેષણ માટેની કાર્યપદ્ધતિ
અલ્ટ્રાસાઉન્ડ વિકિરણની અસર હેઠળ રાસાયણિક અવક્ષેપણ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને ZnO NPsનું સંશ્લેષણ કરવામાં આવ્યું હતું. એક સામાન્ય પ્રક્રિયામાં, પૂર્વગામી તરીકે ઝિંક એસિટેટ ડાઇહાઇડ્રેટ (Zn(CH3COO)2·2H2O) અને અપચાયક તરીકે જલીય દ્રાવણ (NH4OH)માં 30–33% એમોનિયા (NH3)નું દ્રાવણ વાપરવામાં આવ્યાં હતાં. ઝિંક આયનોનું 0.1 M દ્રાવણ બનાવવા માટે 100 mL વિઆયનીકૃત પાણીમાં ઝિંક એસિટેટની યોગ્ય માત્રા ઓગાળીને ZnO નેનોકણો ઉત્પન્ન કરવામાં આવ્યા હતા. ત્યારબાદ, Hielscher UP400S (400 W, 24 kHz, બર્લિન, જર્મની)નો ઉપયોગ કરીને ઝિંક આયનોના દ્રાવણને 79% કંપનવિસ્તાર અને 0.76 ચક્ર પર 40 ◦C તાપમાને 5 min સુધી અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોના વિકિરણને આધીન કરવામાં આવ્યું હતું. પછી, અલ્ટ્રાસોનિક તરંગોની અસર હેઠળ ઝિંક આયનોના દ્રાવણમાં એમોનિયાનું દ્રાવણ ટીપે ટીપે ઉમેરવામાં આવ્યું હતું. થોડી ક્ષણો પછી, ZnO NPsનું અવક્ષેપણ અને વૃદ્ધિ શરૂ થયાં હતાં, અને ZnO NPsનું સંપૂર્ણ અવક્ષેપણ થાય ત્યાં સુધી એમોનિયાનું દ્રાવણ સતત ઉમેરવામાં આવ્યું હતું.
પ્રાપ્ત થયેલા ZnO NPsને વિઆયનીકૃત પાણીથી અનેક વખત ધોવામાં આવ્યા હતા અને ઠરવા માટે છોડી દેવામાં આવ્યા હતા. ત્યારબાદ, પ્રાપ્ત થયેલા અવક્ષેપને ઓરડાના તાપમાને સૂકવવામાં આવ્યો હતો.
(Ismail et al., 2021)
નેનોજેલ શું છે?
નેનોજેલ અથવા નેનોકોમ્પોઝિટ હાઇડ્રોજેલ એ હાઇડ્રોજેલનો એક પ્રકાર છે, જે પોતાની સંરચનામાં સામાન્ય રીતે 1–100 નેનોમીટરની શ્રેણીના નેનોકણો સમાવે છે. આ નેનોકણો કાર્બનિક, અકાર્બનિક અથવા બંનેનું સંયોજન હોઈ શકે છે.
નેનોજેલ ક્રોસલિંકિંગ તરીકે ઓળખાતી પ્રક્રિયા દ્વારા બને છે, જેમાં ત્રિપરિમાણીય જાળ રચવા માટે પોલિમર શૃંખલાઓ વચ્ચે રાસાયણિક બંધન થાય છે. હાઇડ્રોજેલ અને નેનોજેલની રચના માટે પોલિમરીય સંરચાને જલયોજિત કરવા, ક્રોસલિંકિંગને પ્રોત્સાહિત કરવા અને નેનોકણોને સમાવવા માટે સંપૂર્ણ મિશ્રણ જરૂરી હોવાથી, અલ્ટ્રાસોનિકેશન હાઇડ્રોજેલ અને નેનોજેલના ઉત્પાદન માટે અત્યંત અસરકારક તકનીક છે. હાઇડ્રોજેલ અને નેનોજેલનાં જાળ મોટી માત્રામાં પાણી શોષી શકે છે, જેનાથી નેનોજેલ અત્યંત જલયોજિત બને છે અને તેથી દવા પહોંચાડવા, પેશી ઇજનેરી અને બાયોસેન્સર જેવા ઉપયોગોની વિશાળ શ્રેણી માટે યોગ્ય બને છે.
નેનોજેલ હાઇડ્રોજેલ સામાન્ય રીતે સિલિકા અથવા પોલિમર કણો જેવા નેનોકણોથી બનેલા હોય છે, જે સમગ્ર હાઇડ્રોજેલ મેટ્રિક્સમાં વિખેરાયેલા હોય છે. આ નેનોકણોનું સંશ્લેષણ ઇમલ્શન પોલિમરાઇઝેશન, ઇન્વર્સ ઇમલ્શન પોલિમરાઇઝેશન અને સોલ-જેલ સંશ્લેષણ સહિતની વિવિધ પદ્ધતિઓ દ્વારા કરી શકાય છે. આ પોલિમરાઇઝેશન અને સોલ-જેલ સંશ્લેષણને અલ્ટ્રાસોનિક હલનચલનથી ઘણો લાભ થાય છે.
બીજી તરફ, નેનોકોમ્પોઝિટ હાઇડ્રોજેલ હાઇડ્રોજેલ અને માટી અથવા ગ્રેફીન ઓક્સાઇડ જેવા નેનોફિલરના સંયોજનથી બનેલા હોય છે. નેનોફિલર ઉમેરવાથી હાઇડ્રોજેલના યાંત્રિક અને ભૌતિક ગુણધર્મો, જેમ કે તેની દૃઢતા, તાણસામર્થ્ય અને ભંગ સામેની સહનક્ષમતા, સુધરી શકે છે. અહીં, સોનિકેશનની શક્તિશાળી વિખેરણ ક્ષમતાઓ હાઇડ્રોજેલ મેટ્રિક્સમાં નેનોકણોના એકસમાન અને સ્થિર વિતરણને સુગમ બનાવે છે.
એકંદરે, નેનોજેલ અને નેનોકોમ્પોઝિટ હાઇડ્રોજેલના અનન્ય ગુણધર્મો અને કાર્યક્ષમતાઓને કારણે જૈવચિકિત્સા, પર્યાવરણીય સુધારણા અને ઊર્જા સંગ્રહ જેવા ક્ષેત્રોમાં તેમના સંભવિત ઉપયોગોની વિશાળ શ્રેણી છે.
તબીબી સારવાર માટે નેનોજેલના ઉપયોગો
| નેનોજેલનો પ્રકાર | દવા | રોગ | સક્રિયતા | સંદર્ભો |
| PAMA-DMMA નેનોજેલ | ડોક્સોરુબિસિન | કેન્સર | pH મૂલ્ય ઘટતાં મુક્તિના દરમાં વધારો થયો હતો. કોષોની જીવંતતા અંગેના અભ્યાસોમાં pH 6.8 પર વધુ કોષવિષાક્તતા જોવા મળી હતી. | Du et al. (2010) |
| હાયાલ્યુરોનેટથી સુશોભિત કાઇટોસાન આધારિત નેનોજેલ | ટેટ્રા-ફિનાઇલ-પોર્ફિરિન-ટેટ્રા-સલ્ફોનેટ (TPPS4), ટેટ્રા-ફિનાઇલ-ક્લોરિન-ટેટ્રા-કાર્બોક્સિલેટ (TPCC4) અને ક્લોરિન e6 (Ce6) જેવા પ્રકાશસંવેદકો | સંધિવા સંબંધિત વિકારો | મેક્રોફેજ દ્વારા ઝડપથી (4 h) ગ્રહણ કરવામાં આવ્યા હતા અને તેમના કોષરસ તથા કોષાંગોમાં સંચિત થયા હતા. | Schmitt et al. (2010) |
| Pluronic હાઇડ્રોજેલમાં PCEC નેનોકણો | લિડોકેઇન | સ્થાનિક નિશ્ચેતના | લગભગ 360 min સુધી ટકતી ઇન્ફિલ્ટ્રેશન નિશ્ચેતના ઉત્પન્ન કરી હતી. | Yin et al. (2009) |
| HPMC અને Carbopol જેલમાં વિખેરાયેલા પોલિ(લેક્ટાઇડ-કો-ગ્લાયકોલિક એસિડ) અને કાઇટોસાનના નેનોકણો | Spantide II | એલર્જિક સંપર્ક ત્વચાશોથ અને ત્વચાના અન્ય સોજાજન્ય વિકારો | નેનોજેલ સ્પેન્ટાઇડ IIને ત્વચા મારફતે પહોંચાડવાની સંભાવના વધારે છે | Punit et al. (2012) |
| pH-સંવેદનશીલ પોલિવિનાઇલ પાયરોલિડોન-પોલિ (એક્રિલિક એસિડ) (PVP/PAAc) નેનોજેલ | પાઇલોકાર્પિન | ક્રિયાસ્થળે લાંબા સમય સુધી પાઇલોકાર્પિનની પૂરતી સાંદ્રતા જાળવી રાખે છે | Abd El-Rehim et al. (2013) | |
| ક્રોસ-લિંક્ડ પોલિ (ઇથિલિન ગ્લાયકોલ) અને પોલિઇથિલીનઇમાઇન | ઓલિગોન્યુક્લિયોટાઇડ્સ | ચેતાતંત્રના અપક્ષયજન્ય રોગો | રક્ત–મસ્તિષ્ક અવરોધ (BBB) પાર અસરકારક રીતે વહન થાય છે. નેનોજેલની સપાટીને ટ્રાન્સફેરિન અથવા ઇન્સ્યુલિન વડે સંશોધિત કરવામાં આવે ત્યારે વહનની અસરકારકતા વધુ વધે છે | Vinogradov et al. (2004) |
| કોલેસ્ટેરોલ ધરાવતા પુલુલાન નેનોજેલ | રિકોમ્બિનન્ટ મૂષક ઇન્ટરલ્યુકિન-12 | ગાંઠની રોગપ્રતિકારક ચિકિત્સા | સતત મુક્તિ આપતું નેનોજેલ | Farhana et al. (2013) |
| પોલિ(N-આઇસોપ્રોપિલએક્રિલામાઇડ) અને કાઇટોસાન | હાઇપરથર્મિયા દ્વારા કેન્સરની સારવાર અને લક્ષિત દવા વિતરણ | તાપસંવેદનશીલ, ચુંબકીય રીતે મૉડલાઇઝ્ડ | Farhana et al. (2013) | |
| પોલિઇથિલીનઇમાઇન અને PEG પોલિપ્લેક્સનેનોજેલનું ક્રોસ-લિંક્ડ શાખાયુક્ત જાળું | ફ્લુડારાબિન | કેન્સર | વધેલી સક્રિયતા અને ઘટેલી કોષવિષાક્તતા | Farhana et al. (2013) |
| કોલેસ્ટેરોલ ધરાવતા પુલુલાનનું જૈવસુસંગત નેનોજેલ | કૃત્રિમ ચેપરોન તરીકે | અલ્ઝાઇમરના રોગની સારવાર | એમિલોઇડ β-પ્રોટીનનું એકત્રીકરણ અટકાવે છે | Ikeda et al. (2006) |
| પ્રકાશ દ્વારા ક્રોસ-લિંકિંગ ધરાવતું DNA નેનોજેલ | આનુવંશિક સામગ્રી | જનીન ચિકિત્સા | પ્લાઝ્મિડ DNAનું નિયંત્રિત વિતરણ | Lee et al. (2009) |
| Carbopol/ઝિંક ઓક્સાઇડ (ZnO) હાઇબ્રિડ નેનોકણ જેલ | ZnO નેનોકણો | જીવાણુરોધી સક્રિયતા, જીવાણુ અવરોધક | Ismail et al. (2021) |
Swarnali et al., 2017 પરથી અનુકૂલિત કોષ્ટક
Hielscher Ultrasonics ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતાવાળા અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર્સનું ઉત્પાદન પ્રયોગશાળાના કદથી લઈને ઔદ્યોગિક કદ સુધી કરે છે.