નેનો-હાઇડ્રોક્સિએપેટાઇટનું સોનો-સંશ્લેષણ

હાઇડ્રોક્સિએપેટાઇટ (HA અથવા HAp) હાડકાની સામગ્રી જેવી જ રચના ધરાવતું હોવાથી તબીબી હેતુઓ માટે વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતું જૈવસક્રિય સિરામિક છે. હાઇડ્રોક્સિએપેટાઇટનું અલ્ટ્રાસાઉન્ડ-સહાયિત સંશ્લેષણ (સોનો-સંશ્લેષણ) સર્વોચ્ચ ગુણવત્તાનાં ધોરણો અનુસાર નેનોસંરચિત HAp ઉત્પન્ન કરવાની સફળ તકનીક છે. અલ્ટ્રાસોનિક પદ્ધતિ દ્વારા નેનોસ્ફટિકીય HAp તેમજ સંશોધિત કણો, ઉદાહરણ તરીકે કોર-શેલ નેનોગોળકો, અને સંયુક્ત સામગ્રીઓ ઉત્પન્ન કરી શકાય છે.

હાઇડ્રોક્સિએપેટાઇટ: એક બહુમુખી ખનિજ

હાઇડ્રોક્સિલએપેટાઇટ અથવા હાઇડ્રોક્સિએપેટાઇટ (HAp, જેને HA પણ કહે છે) એ કુદરતી રીતે મળી આવતું કેલ્શિયમ એપેટાઇટનું ખનિજ સ્વરૂપ છે, જેનું સૂત્ર Ca₅(PO₄)₃(OH) છે. સ્ફટિકના એકમ કોષમાં બે એકમો સમાવિષ્ટ છે તે દર્શાવવા માટે સામાન્ય રીતે તેને Ca₁₀(PO₄)₆(OH)₂ તરીકે લખવામાં આવે છે. હાઇડ્રોક્સિલએપેટાઇટ એ જટિલ એપેટાઇટ સમૂહનો હાઇડ્રોક્સિલ અંત્યસભ્ય છે. OH- આયનનું સ્થાન ફ્લોરાઇડ, ક્લોરાઇડ અથવા કાર્બોનેટ લઈ શકે છે, જેનાથી ફ્લોરએપેટાઇટ અથવા ક્લોરએપેટાઇટ બને છે. તે ષટ્કોણીય સ્ફટિક પ્રણાલીમાં સ્ફટિકીકરણ પામે છે. HAp હાડકાની સામગ્રી તરીકે જાણીતું છે, કારણ કે હાડકાના 50 wt% સુધીનો ભાગ હાઇડ્રોક્સિએપેટાઇટનું સંશોધિત સ્વરૂપ હોય છે.
તબીબી ક્ષેત્રમાં, નેનોસંરચિત છિદ્રાળુ HAp કૃત્રિમ હાડકાના ઉપયોગ માટે રસપ્રદ સામગ્રી છે. હાડકાના સંપર્કમાં તેની સારી જૈવસુસંગતતા અને હાડકાની સામગ્રી જેવી જ રાસાયણિક સંરચનાને કારણે, છિદ્રાળુ HAp સિરામિકનો હાડકાની પેશીઓના પુનર્જનન, કોષ પ્રચુરણ અને ઔષધ પહોંચાડવા સહિતના જૈવતબીબી ઉપયોગોમાં મોટા પાયે ઉપયોગ થયો છે.
„હાડકાની પેશીના ઇજનેરીકરણમાં તેનો ઉપયોગ હાડકાની ખામીઓ ભરવા અને હાડકાનું સંવર્ધન કરવા માટેની પૂરક સામગ્રી તરીકે, કૃત્રિમ અસ્થિ પ્રત્યારોપણ સામગ્રી તરીકે અને કૃત્રિમાંગની પુનઃશસ્ત્રક્રિયામાં કરવામાં આવ્યો છે. તેનું ઊંચું સપાટી ક્ષેત્રફળ હાડકાની વૃદ્ધિને દિશા આપવાની ઉત્તમ ક્ષમતા અને પુનઃશોષણક્ષમતા પ્રદાન કરે છે, જેનાથી તેની અંદર હાડકાની ઝડપી વૃદ્ધિ થાય છે.” [Soypan et al. 2007] તેથી, ઘણા આધુનિક ઇમ્પ્લાન્ટ પર હાઇડ્રોક્સિલએપેટાઇટનું આવરણ ચઢાવવામાં આવે છે.
સૂક્ષ્મસ્ફટિકીય હાઇડ્રોક્સિલએપેટાઇટનો અન્ય એક આશાસ્પદ ઉપયોગ કેલ્શિયમની તુલનામાં વધુ સારું શોષણ ધરાવતા “હાડકાં બનાવતા” પૂરક તરીકેનો છે.
હાડકાં અને દાંતની મરામત માટેની સામગ્રી તરીકેના ઉપયોગ ઉપરાંત, HApના અન્ય ઉપયોગો ઉત્પ્રેરણમાં, ખાતરના ઉત્પાદનમાં, ઔષધીય ઉત્પાદનોમાં સંયોજન તરીકે, પ્રોટીન ક્રોમેટોગ્રાફીના ઉપયોગોમાં અને જળ શુદ્ધિકરણની પ્રક્રિયાઓમાં જોવા મળે છે.

ઉચ્ચ શક્તિના અલ્ટ્રાસાઉન્ડની અસરો અને પ્રભાવ

સોનિકેશનને એવી પ્રક્રિયા તરીકે વર્ણવવામાં આવે છે જેમાં પ્રવાહી માધ્યમ સાથે યુગ્મિત ધ્વનિક્ષેત્રનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ તરંગો પ્રવાહીમાં પ્રસરે છે અને વારાફરતી ઊંચા દબાણ/ નીચા દબાણનાં ચક્રો (સંકોચન અને વિરલન) ઉત્પન્ન કરે છે. વિરલનના તબક્કા દરમિયાન પ્રવાહીમાં નાના નિર્વાત પરપોટા અથવા પોલાણો ઉદ્ભવે છે, જે ઊંચા દબાણ/ નીચા દબાણનાં અનેક ચક્રો દરમિયાન ત્યાં સુધી વધે છે જ્યાં સુધી પરપોટો વધુ ઊર્જા શોષી શકતો નથી. આ તબક્કે, સંકોચનના તબક્કા દરમિયાન પરપોટા તીવ્રતાથી અંદરની તરફ તૂટી પડે છે. પરપોટાના આવા ધ્વંસ દરમિયાન આઘાત તરંગો, ઊંચા તાપમાન (આશરે 5,000K) અને દબાણ (આશરે 2,000atm)ના સ્વરૂપમાં મોટી માત્રામાં ઊર્જા મુક્ત થાય છે. વધુમાં, આ „ઉષ્ણ સ્થાનો” અત્યંત ઊંચા શીતલન દર ધરાવે છે. પરપોટો અંદરની તરફ તૂટી પડવાથી 280m/s સુધીના વેગવાળા પ્રવાહી જેટ પણ ઉત્પન્ન થાય છે. આ ઘટનાને કેવિટેશન કહેવામાં આવે છે.
કેવિટેશનના પરપોટાના ધ્વંસ દરમિયાન ઉત્પન્ન થતાં આ અત્યંત પ્રબળ બળો જ્યારે સોનિકેશન હેઠળના માધ્યમમાં પ્રસરે છે, ત્યારે કણો અને ટીપાંને અસર થાય છે – પરિણામે કણો વચ્ચે અથડામણ થાય છે અને ઘન પદાર્થ તૂટી જાય છે. આ રીતે પીસવું, કણોના સમૂહોને છૂટા પાડવા અને વિક્ષેપણ જેવી પ્રક્રિયાઓ દ્વારા કણોના કદમાં ઘટાડો પ્રાપ્ત થાય છે. કણોને સબમાઇક્રોન અને નેનો કદ સુધી નાના કરી શકાય છે.
યાંત્રિક અસરો ઉપરાંત, શક્તિશાળી સોનિકેશન મુક્ત મૂળકો ઉત્પન્ન કરી શકે છે, કર્તન બળથી અણુઓને તોડી શકે છે અને કણોની સપાટીઓને સક્રિય કરી શકે છે. આ ઘટનાઓને સોનોકેમિસ્ટ્રી કહેવામાં આવે છે.

સોનો-સંશ્લેષણ

સ્લરીની અલ્ટ્રાસોનિક સારવારથી સમાન વિતરણ ધરાવતા અત્યંત બારીક કણો મળે છે, જેથી અવક્ષેપણ માટે વધુ નાભિકીકરણ સ્થાનો સર્જાય છે.
અલ્ટ્રાસોનિકેશન હેઠળ સંશ્લેષિત HAp કણોમાં કણસમૂહનનું પ્રમાણ ઓછું જોવા મળે છે. અલ્ટ્રાસોનિક રીતે સંશ્લેષિત HApની કણસમૂહન પ્રત્યેની ઓછી વૃત્તિની પુષ્ટિ, ઉદાહરણ તરીકે, Poinern અને સહલેખકો (2009)ના FESEM (ફીલ્ડ એમિશન સ્કેનિંગ ઇલેક્ટ્રોન માઇક્રોસ્કોપી) વિશ્લેષણ દ્વારા કરવામાં આવી હતી.

અલ્ટ્રાસાઉન્ડ, અલ્ટ્રાસોનિક કેવિટેશન અને તેની ભૌતિક અસરો દ્વારા રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓમાં સહાય કરે છે અને તેમને પ્રોત્સાહન આપે છે. આ અસરો વૃદ્ધિના તબક્કા દરમિયાન કણોની આકારરચનાને સીધી અસર કરે છે. અતિબારીક પ્રતિક્રિયા મિશ્રણો તૈયાર કરવામાં અલ્ટ્રાસોનિકેશનના મુખ્ય લાભો આ પ્રમાણે છે

1) પ્રતિક્રિયાની ઝડપમાં વધારો,
2) પ્રક્રિયાના સમયમાં ઘટાડો
3) ઊર્જાના કાર્યક્ષમ ઉપયોગમાં એકંદર સુધારો.

Poinern અને સહલેખકો (2011)એ એક ભીની રાસાયણિક પદ્ધતિ વિકસાવી, જેમાં મુખ્ય પ્રતિક્રિયકો તરીકે કેલ્શિયમ નાઇટ્રેટ ટેટ્રાહાઇડ્રેટ (Ca[NO3]2 · 4H2O) અને પોટેશિયમ ડાઇહાઇડ્રોજન ફોસ્ફેટ (KH2PO4)નો ઉપયોગ થાય છે. સંશ્લેષણ દરમિયાન pH મૂલ્યને નિયંત્રિત કરવા માટે એમોનિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ (NH4OH) ઉમેરવામાં આવ્યું હતું.
અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પ્રોસેસર તરીકે UP50H (50 W, 30 kHz, 7 mm વ્યાસ ધરાવતું MS7 Sonotrode)નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો, જે Hielscher Ultrasonicsનું હતું.

અલ્ટ્રાસોનિક રીતે વિખેરાયેલું કેલ્શિયમ-હાઇડ્રોક્સીએપેટાઇટ

અલ્ટ્રાસોનિક રીતે કદ ઘટાડીને વિખેરવામાં આવેલ કેલ્શિયમ-હાઇડ્રોક્સિએપેટાઇટ

નેનો-HAP સંશ્લેષણનાં પગલાં:

40 mL પ્રમાણમાં 0.32M Ca(NO₃)₂ · 4H₂Oનું દ્રાવણ નાના બીકરમાં તૈયાર કરવામાં આવ્યું. ત્યારબાદ દ્રાવણનું pH 9.0 કરવા માટે આશરે 2.5mL NH₄OH ઉમેરવામાં આવ્યું. દ્રાવણને UP50H વડે 100% કંપવિસ્તાર સેટિંગ પર 1 કલાક માટે સોનિકેટ કરવામાં આવ્યું.
પ્રથમ કલાકના અંતે, બીજા કલાક દરમિયાન અલ્ટ્રાસોનિક વિકિરણ ચાલુ રાખીને, 60 mL પ્રમાણમાં 0.19M [KH₂PO₄]નું દ્રાવણ પ્રથમ દ્રાવણમાં ધીમે ધીમે ટીપે ટીપે ઉમેરવામાં આવ્યું. મિશ્રણ પ્રક્રિયા દરમિયાન pH મૂલ્ય તપાસવામાં આવ્યું અને 9 પર જાળવવામાં આવ્યું, જ્યારે Ca/P ગુણોત્તર 1.67 પર જાળવવામાં આવ્યો. ત્યારબાદ દ્રાવણને અપકેન્દ્રણ (~2000 g) દ્વારા ગાળવામાં આવ્યું, અને પછી મળેલા સફેદ અવક્ષેપને ઉષ્મીય સારવાર માટે અનેક નમૂનાઓમાં વહેંચવામાં આવ્યો.
ઉષ્મીય સારવાર પહેલાં સંશ્લેષણ પ્રક્રિયામાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડની હાજરી, પ્રારંભિક નેનો-HAP કણોના પૂર્વગામીઓની રચના પર નોંધપાત્ર અસર કરે છે. તેનું કારણ એ છે કે કણોનું કદ પદાર્થના નાભિકીકરણ અને વૃદ્ધિની પદ્ધતિ સાથે સંબંધિત છે, જે બદલામાં પ્રવાહી પ્રાવસ્થામાં અતિસંતૃપ્તિની માત્રા સાથે સંબંધિત છે.
વધુમાં, આ સંશ્લેષણ પ્રક્રિયા દરમિયાન કણોના કદ અને તેમની આકારરચના બંનેને સીધી અસર કરી શકાય છે. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પાવર 0થી 50W સુધી વધારવાની અસરથી જાણવા મળ્યું કે ઉષ્મીય સારવાર પહેલાં કણોનું કદ ઘટાડવું શક્ય હતું.
પ્રવાહીને વિકિરણિત કરવા માટે ઉપયોગમાં લેવાતા અલ્ટ્રાસાઉન્ડ પાવરમાં થયેલો વધારો દર્શાવતો હતો કે વધુ સંખ્યામાં પરપોટા/કેવિટેશન ઉત્પન્ન થઈ રહ્યાં હતાં. તેનાથી વધુ નાભિકીકરણ સ્થાનો સર્જાયાં અને પરિણામે આ સ્થાનોની આસપાસ બનેલા કણો નાના હોય છે. વધુમાં, લાંબા સમય સુધી અલ્ટ્રાસોનિક વિકિરણના સંપર્કમાં આવેલા કણોમાં ઓછું કણસમૂહન જોવા મળે છે. ત્યારબાદના FESEM ડેટાએ પુષ્ટિ કરી છે કે સંશ્લેષણ પ્રક્રિયા દરમિયાન અલ્ટ્રાસાઉન્ડનો ઉપયોગ કરવામાં આવે ત્યારે કણસમૂહન ઓછું થાય છે.
અલ્ટ્રાસાઉન્ડની હાજરીમાં ભીની રાસાયણિક અવક્ષેપણ પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને નેનોમીટર કદની શ્રેણીમાં અને ગોળાકાર આકારરચના ધરાવતા નેનો-HAp કણો બનાવવામાં આવ્યા. એવું જાણવા મળ્યું કે પરિણામી નેનો-HAP પાઉડરની સ્ફટિકીય સંરચના અને આકારરચના અલ્ટ્રાસોનિક વિકિરણ સ્ત્રોતના પાવર અને ત્યારબાદ ઉપયોગમાં લેવાયેલી ઉષ્મીય સારવાર પર આધારિત હતાં. તે સ્પષ્ટ હતું કે સંશ્લેષણ પ્રક્રિયામાં અલ્ટ્રાસાઉન્ડની હાજરીએ રાસાયણિક પ્રતિક્રિયાઓ અને ભૌતિક અસરોને પ્રોત્સાહન આપ્યું હતું, જેના પરિણામે ત્યારબાદ ઉષ્મીય સારવાર પછી અતિબારીક નેનો- HAp પાઉડર બન્યો.

અલ્ટ્રાસોનિક રિએક્ટર ચેમ્બરમાં સોનિકેશન

Hielscher Ultrasonics ઔષધીય રસાયણશાસ્ત્ર પરની 7મી આંતરરાષ્ટ્રીય ઇલેક્ટ્રોનિક પરિષદને ગર્વપૂર્વક પ્રાયોજિત કરે છે. પ્રસ્તુતિઓ અને સહભાગિતા વિશે વધુ જાણવા માટે અહીં ક્લિક કરો!

હાઇડ્રોક્સિએપેટાઇટ:

મુખ્ય અકાર્બનિક કેલ્શિયમ ફોસ્ફેટ ખનિજ
ઉચ્ચ જૈવસુસંગતતા
ધીમી જૈવવિઘટનક્ષમતા
અસ્થિ વૃદ્ધિને માર્ગદર્શન આપનાર
બિનઝેરી
રોગપ્રતિકારક પ્રતિભાવ ઉત્પન્ન ન કરનાર
પોલિમર અને/અથવા કાચ સાથે સંયોજિત કરી શકાય છે
અન્ય અણુઓના અવશોષણ માટે સારું સંરચનાત્મક મેટ્રિક્સ
હાડકાનો ઉત્તમ વિકલ્પ

અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝરો HAp જેવા કણોનું સંશ્લેષણ અને કાર્યાત્મકકરણ કરવા માટે શક્તિશાળી સાધનો છે

પ્રોબ-પ્રકારનું અલ્ટ્રાસોનિકેટર UP50H

અલ્ટ્રાસોનિક સોલ-જેલ પદ્ધતિ દ્વારા HAp સંશ્લેષણ

નેનોસંરચિત HAp કણોના સંશ્લેષણ માટે અલ્ટ્રાસોનિક સહાયિત સોલ-જેલ પદ્ધતિ:
સામગ્રી:
– અભિકારકો: કેલ્શિયમ નાઇટ્રેટ Ca(NO₃)₂, ડાઇ-એમોનિયમ હાઇડ્રોજન ફોસ્ફેટ (NH₄)₂HPO₄, સોડિયમ હાઇડ્રોક્સાઇડ NaOH ;
– 25 ml પરીક્ષણ નળી

Ca(NO₃)₂ અને (NH₄)₂HPO₄ ને નિસ્યંદિત પાણીમાં ઓગાળો (કેલ્શિયમ અને ફોસ્ફરસનો મોલર ગુણોત્તર: 1.67)
દ્રાવણનું pH લગભગ 10 પર રાખવા માટે તેમાં થોડું NaOH ઉમેરો.
આ ઉપકરણ વડે અલ્ટ્રાસોનિક સારવાર: UP100H (સોનોટ્રોડ MS10, કંપવિસ્તાર 100%)

હાઇડ્રોથર્મલ સંશ્લેષણો ઇલેક્ટ્રિક ઓવનમાં 150°C પર 24 h માટે કરવામાં આવ્યાં હતાં.
પ્રતિક્રિયા પછી, સેન્ટ્રિફ્યુગેશન અને વિઆયનીકૃત પાણીથી ધોવા દ્વારા સ્ફટિકીય HAp મેળવી શકાય છે.
પ્રાપ્ત HAp નેનોપાઉડરનું માઇક્રોસ્કોપી (SEM, TEM,) અને/અથવા સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (FT-IR) દ્વારા વિશ્લેષણ. સંશ્લેષિત HAp નેનોકણો ઉચ્ચ સ્ફટિકીયતા દર્શાવે છે. સોનિકેશનના સમયના આધારે અલગ અલગ આકારરચના જોવા મળી શકે છે. લાંબા સમય સુધી સોનિકેશન કરવાથી ઊંચા લંબાઈ-વ્યાસ ગુણોત્તર અને અતિઉચ્ચ સ્ફટિકીયતા ધરાવતા એકસમાન HAp નેનોરોડ બની શકે છે. [સરખાવો: Manafi et al. 2008]

HApનું સંશોધન

તેની બરડતાને કારણે શુદ્ધ HApનો ઉપયોગ મર્યાદિત છે. પદાર્થવિજ્ઞાનના સંશોધનમાં, પોલિમરો દ્વારા HApમાં ફેરફાર કરવા માટે ઘણા પ્રયત્નો કરવામાં આવ્યા છે, કારણ કે કુદરતી હાડકું મુખ્યત્વે નેનોકદના, સોય જેવા HAp સ્ફટિકોથી બનેલું સંયુક્ત પદાર્થ છે (જે હાડકાના લગભગ 65wt% જેટલા હોય છે). HApમાં અલ્ટ્રાસોનિક સહાયિત ફેરફાર અને સુધારેલા પદાર્થગુણો ધરાવતા સંયુક્ત પદાર્થોનું સંશ્લેષણ અનેકવિધ શક્યતાઓ પૂરી પાડે છે (નીચે થોડાં ઉદાહરણો જુઓ).

વ્યવહારુ ઉદાહરણો:

નેનો-HApનું સંશ્લેષણ

Poinern et al. (2009)ના અભ્યાસમાં, Hielscher UP50H પ્રોબ-પ્રકારના અલ્ટ્રાસોનિકેટરનો HApના સોનો-સંશ્લેષણ માટે સફળતાપૂર્વક ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઊર્જામાં વધારો થતાં HAp સ્ફટિકકણોનું કદ ઘટ્યું હતું. નેનોસંરચિત હાઇડ્રોક્સિએપેટાઇટ (HAp) અલ્ટ્રાસોનિક સહાયિત ભીના અવક્ષેપણની તકનીક દ્વારા તૈયાર કરવામાં આવ્યું હતું. Ca(NO₃) અને KH₂₅PO₄ નો મુખ્ય સામગ્રી તરીકે અને NH₃ નો અવક્ષેપક તરીકે ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. અલ્ટ્રાસોનિક વિકિરણ હેઠળના હાઇડ્રોથર્મલ અવક્ષેપણથી નેનોમીટર કદની શ્રેણીમાં ગોળાકાર આકારરચના ધરાવતા નેનોકદના HAp કણો (લગભગ 30nm ± 5%) પ્રાપ્ત થયા હતા. Poinern અને સહકર્મીઓએ સોનો-હાઇડ્રોથર્મલ સંશ્લેષણને વ્યાવસાયિક ઉત્પાદન સુધી મોટા પાયે વિસ્તારવાની મજબૂત ક્ષમતા ધરાવતી કિફાયતી પદ્ધતિ ગણાવી હતી.

જિલેટિન-હાઇડ્રોક્સિએપેટાઇટ (Gel-HAp)નું સંશ્લેષણ

Brundavanam અને સહકર્મીઓએ હળવી સોનિકેશન પરિસ્થિતિઓમાં જિલેટિન-હાઇડ્રોક્સિએપેટાઇટ (Gel-HAp) સંયુક્ત પદાર્થ સફળતાપૂર્વક તૈયાર કર્યો છે. જિલેટિન-હાઇડ્રોક્સિએપેટાઇટની તૈયારી માટે, 1g જિલેટિનને 40°C પર 1000mL MilliQ પાણીમાં સંપૂર્ણપણે ઓગાળવામાં આવ્યું હતું. ત્યારબાદ તૈયાર કરેલા જિલેટિન દ્રાવણના 2mL ને Ca2+/NH₃ મિશ્રણમાં ઉમેરવામાં આવ્યા હતા. મિશ્રણના સોનિકેશન માટે UP50H અલ્ટ્રાસોનિકેટર (50W, 30kHz)નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. સોનિકેશન દરમિયાન, 60mL જેટલું 0.19M KH₂PO₄ મિશ્રણમાં ટીપે ટીપે ઉમેરવામાં આવ્યું હતું.
સમગ્ર દ્રાવણનું 1h માટે સોનિકેશન કરવામાં આવ્યું હતું. pH મૂલ્ય તપાસવામાં આવ્યું હતું અને સમગ્ર સમય દરમિયાન pH 9 પર જાળવવામાં આવ્યું હતું તથા Ca/P ગુણોત્તર 1.67 પર ગોઠવવામાં આવ્યો હતો. સફેદ અવક્ષેપનું ગાળણ સેન્ટ્રિફ્યુગેશન દ્વારા કરવામાં આવ્યું હતું, જેનાથી ઘટ્ટ સ્લરી પ્રાપ્ત થઈ હતી. વિવિધ નમૂનાઓને ટ્યુબ ફર્નેસમાં 100, 200, 300 અને 400°C તાપમાને 2h માટે ઉષ્મીય સારવાર આપવામાં આવી હતી. આ રીતે દાણાદાર સ્વરૂપમાં Gel–HAp પાઉડર પ્રાપ્ત થયો હતો, જેને પીસીને બારીક પાઉડર બનાવવામાં આવ્યો હતો અને XRD, FE-SEM તથા FT-IR દ્વારા તેના લક્ષણો નિર્ધારિત કરવામાં આવ્યા હતા. પરિણામો દર્શાવે છે કે હળવું અલ્ટ્રાસોનિકેશન અને HApની વૃદ્ધિના તબક્કા દરમિયાન જિલેટિનની હાજરી ઓછા સંલગ્નનને પ્રોત્સાહિત કરે છે – જેનાથી વધુ નાના અને નિયમિત ગોળાકાર આકાર ધરાવતા Gel–HAp નેનોકણો બને છે. અલ્ટ્રાસોનિક સમરૂપીકરણની અસરોને કારણે હળવું સોનિકેશન નેનોકદના Gel–HAp કણોના સંશ્લેષણમાં મદદ કરે છે. ત્યારબાદ જિલેટિનના એમાઇડ અને કાર્બોનિલ રાસાયણિક ઘટકો વૃદ્ધિના તબક્કા દરમિયાન સોનોકેમિકલી સહાયિત આંતરક્રિયા દ્વારા HAp નેનોકણો સાથે જોડાય છે.
[Brundavanam et al. 2011]

ટાઇટેનિયમની પાતળી તકતીઓ પર HApનું નિક્ષેપણ

Ozhukil Kollatha et al. (2013)એ Ti પ્લેટો પર હાઇડ્રોક્સિએપેટાઇટનું આવરણ ચઢાવ્યું છે. નિક્ષેપણ પહેલાં, HAp સસ્પેન્શનના સમરૂપીકરણ માટે આ ઉપકરણનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો: UP400S (અલ્ટ્રાસોનિક હોર્ન H14 ધરાવતું 400 વોટનું અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણ, 75% કંપનવિસ્તાર પર સોનિકેશન સમય 40 સેકન્ડ).

ચાંદીનું આવરણ ધરાવતું HAp

Ignatev અને સહકર્મીઓએ (2013) એક જૈવસંશ્લેષણ પદ્ધતિ વિકસાવી હતી, જેમાં બેક્ટેરિયારોધક ગુણધર્મો ધરાવતું HAp આવરણ મેળવવા અને કોષવિષાક્ત અસર ઘટાડવા માટે HAp પર ચાંદીના નેનોકણો (AgNp) જમા કરવામાં આવ્યા હતા. ચાંદીના નેનોકણોના ગૂચ્છો વિખેરવા અને હાઇડ્રોક્સીએપેટાઇટ પર તેમના અવસાદન માટે એક Hielscher UP400S નો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો.

Ignatev અને તેમના સહકર્મીઓએ ચાંદીનું આવરણ ધરાવતા HAp ના ઉત્પાદન માટે પ્રોબ પ્રકારના અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણ UP400S નો ઉપયોગ કર્યો હતો.

ચુંબકીય હલાવનાર અને અલ્ટ્રાસોનિકેટર UP400S ની ગોઠવણીનો ઉપયોગ ચાંદીનું આવરણ ધરાવતા Hap ની તૈયારી માટે કરવામાં આવ્યો હતો [Ignatev et al 2013]

અમારાં શક્તિશાળી અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણો સબમાઇક્રોન અને નેનો કદની શ્રેણીના કણોની પ્રક્રિયા કરવા માટેનાં વિશ્વસનીય સાધનો છે. સંશોધનના હેતુ માટે નાની નળીઓમાં કણોનું સંશ્લેષણ, વિખેરણ કે કાર્યાત્મકકરણ કરવું હોય અથવા વ્યાવસાયિક ઉત્પાદન માટે નેનો પાઉડરની સ્લરીના મોટા જથ્થાની પ્રક્રિયા કરવાની જરૂર હોય – Hielscher તમારી જરૂરિયાતો માટે યોગ્ય અલ્ટ્રાસોનિકેટર પ્રદાન કરે છે!

અલ્ટ્રાસોનિક હોમોજેનાઇઝર UP400S

સાહિત્ય/સંદર્ભો

Brundavanam, R. K.; Jinag, Z.-T., Chapman, P.; Le, X.-T.; Mondinos, N.; Fawcett, D.; Poinern, G. E. J. (2011): નેનો હાઇડ્રોક્સીએપેટાઇટના અલ્ટ્રાસોનિક અને ઉષ્મીય સહાયિત સંશ્લેષણ પર મંદ જિલેટીનની અસર. Ultrason. Sonochem. 18, 2011. 697–703.
Cengiz, B.; Gokce, Y.; Yildiz, N.; Aktas, Z.; Calimli, A. (2008): હાઇડ્રોક્સીએપેટાઇટ નેનોકણોનું સંશ્લેષણ અને લાક્ષણિકતા નિર્ધારણ. Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects 322; 2008. 29–33.
Ignatev, M.; Rybak, T.; Colonges, G.; Scharff, W.; Marke, S. (2013): ચાંદીના નેનોકણો ધરાવતાં પ્લાઝ્મા છંટકાવ દ્વારા બનાવેલાં હાઇડ્રોક્સીએપેટાઇટ આવરણો. Acta Metallurgica Slovaca, 19/1; 2013. 20–29.
Jevtića, M.; Radulovićc, A.; Ignjatovića, N.; Mitrićb, M.; Uskoković, D. (2009): અલ્ટ્રાસોનિક વિકિરણ હેઠળ પોલી(d,l-લેક્ટાઇડ-કો-ગ્લાયકોલાઇડ)/ હાઇડ્રોક્સીએપેટાઇટ કોર–શેલ નેનોગોળકોનું નિયંત્રિત સંયોજન. Acta Biomaterialia 5/ 1; 2009. 208–218.
Kusrini, E.; Pudjiastuti, A. R.; Astutiningsih, S.; Harjanto, S. (2012): અલ્ટ્રાસોનિક અને સ્પ્રે ડ્રાઇંગની સંયુક્ત પદ્ધતિઓ દ્વારા ગૌવંશીય હાડકાંમાંથી હાઇડ્રોક્સીએપેટાઇટની તૈયારી. રાસાયણિક, જૈવ-રાસાયણિક અને પર્યાવરણીય વિજ્ઞાનો પર આંતરરાષ્ટ્રીય પરિષદ (ICBEE’2012) સિંગાપોર, December 14-15, 2012.
Manafi, S.; Badiee, S.H. (2008): ભીની રાસાયણિક પદ્ધતિ દ્વારા તૈયાર કરાયેલા નેનો-હાઇડ્રોક્સીએપેટાઇટની સ્ફટિકીયતા પર અલ્ટ્રાસોનિકની અસર. 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): ટાઇટેનિયમ પર હાઇડ્રોક્સીએપેટાઇટનું AC વિરુદ્ધ DC વિદ્યુતકણસંચલન દ્વારા નિક્ષેપણ. Journal of the European Ceramic Society 33; 2013. 2715–2721.
Poinern, G.E.J.; Brundavanam, R.K.; Thi Le, X.; Fawcett, D. (2012): કઠિન પેશી ઇજનેરીમાં સંભવિત ઉપયોગો માટે હાઇડ્રોક્સીએપેટાઇટના 30 nm કદના કણો આધારિત પાઉડરમાંથી મેળવેલા છિદ્રાળુ સિરામિકના યાંત્રિક ગુણધર્મો. American Journal of Biomedical Engineering 2/6; 2012. 278–286.
Poinern, G.J.E.; Brundavanam, R.; Thi Le, X.; Djordjevic, S.; Prokic, M.; Fawcett, D. (2011): નેનોમીટર સ્તરના હાઇડ્રોક્સીએપેટાઇટ જૈવ-સિરામિકની રચનામાં ઉષ્મીય અને અલ્ટ્રાસોનિક પ્રભાવ. International Journal of Nanomedicine 6; 2011. 2083–2095.
Poinern, G.J.E.; Brundavanam, R.K.; Mondinos, N.; Jiang, Z.-T. (2009): અલ્ટ્રાસાઉન્ડ સહાયિત પદ્ધતિનો ઉપયોગ કરીને નેનોહાઇડ્રોક્સીએપેટાઇટનું સંશ્લેષણ અને લાક્ષણિકતા નિર્ધારણ. Ultrasonics Sonochemistry, 16 /4; 2009. 469–474.
Soypan, I.; Mel, M.; Ramesh, S.; Khalid, K.A: (2007): કૃત્રિમ હાડકાંના ઉપયોગો માટે છિદ્રાળુ હાઇડ્રોક્સીએપેટાઇટ. Science and Technology of Advanced Materials 8. 2007. 116.
Suslick, K. S. (1998): Kirk-Othmer રાસાયણિક ટેકનોલોજીનો વિશ્વકોશ; 4થી આવૃત્તિ. J. Wiley & Sons: ન્યૂ યોર્ક, ખંડ 26, 1998. 517–541.

સંબંધિત વિષયો

બેન્ચટોપ ઉપયોગ અને ઉત્પાદન માટેનાં UIP1500hd જેવાં અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણો સંપૂર્ણ ઔદ્યોગિક ગુણવત્તા પ્રદાન કરે છે.

અલ્ટ્રાસોનિક ઉપકરણ UIP1500hd પ્રવાહ પસાર થતો હોય તેવા રિએક્ટર સાથે