Ultrasonication का उपयोग कर Nanocomposite हाइड्रोजेल संश्लेषण

नैनोकम्पोजिट हाइड्रोगेल या नैनोगेल बहु-कार्यात्मक 3 डी संरचनाएं हैं जिनमें दवा वाहक और नियंत्रित-रिलीज दवा वितरण प्रणाली के रूप में उच्च प्रभावकारिता होती है। अल्ट्रासोनिकेशन नैनो-आकार, बहुलक हाइड्रोगेल कणों के फैलाव के साथ-साथ इन बहुलक संरचनाओं में नैनोकणों के बाद के समावेश /

नैनोगेल का अल्ट्रासोनिक संश्लेषण

नैनोकम्पोजिट हाइड्रोगेल तीन आयामी सामग्री संरचनाएं हैं और इन्हें विशिष्ट विशेषताओं को प्रदर्शित करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है, जो उन्हें शक्तिशाली दवा वाहक और नियंत्रित-रिलीज़ दवा वितरण प्रणाली बनाता है। अल्ट्रासोनिकेशन कार्यात्मक नैनो आकार के कणों के संश्लेषण के साथ-साथ त्रि-आयामी बहुलक संरचनाओं में नैनोकणों के बाद के समावेश / चूंकि अल्ट्रासोनिक रूप से संश्लेषित नैनोगेल अपने नैनोस्केल कोर के अंदर बायोएक्टिव यौगिकों को फंसा सकते हैं, ये नैनो आकार के हाइड्रोगेल महान कार्यक्षमता प्रदान करते हैं।
नैनोगेल हाइड्रोजेल नैनोकणों के जलीय फैलाव हैं, जो भौतिक या रासायनिक रूप से हाइड्रोफिलिक बहुलक नेटवर्क के रूप में क्रॉस-लिंक किए जाते हैं। चूंकि उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासाउंड नैनो-फैलाव के उत्पादन में अत्यधिक कुशल है, इसलिए जांच-प्रकार अल्ट्रासोनिकेटर बेहतर कार्यात्मकताओं के साथ नैनोगेल के तेज और विश्वसनीय उत्पादन के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण हैं।

अल्ट्रासोनिक रूप से उत्पादित नैनोगेल की कार्यक्षमता

• उत्कृष्ट कोलाइडयन स्थिरता और बड़े विशिष्ट सतह क्षेत्र
• नैनोकणों के साथ घनी रूप से पैक किया जा सकता है
• हाइब्रिड कोर/शेल नैनोगेल में कठोर और नरम कणों को संयोजित करने की अनुमति दें
• उच्च जलयोजन क्षमता
• जैव उपलब्धता को बढ़ावा देना
• उच्च सूजन / डी-सूजन गुण

 
अल्ट्रासोनिक रूप से संश्लेषित नैनोगेल का उपयोग कई अनुप्रयोगों और उद्योगों में किया जाता है, उदा।

• दवा और चिकित्सा अनुप्रयोगों के लिए: जैसे दवा वाहक, जीवाणुरोधी जेल, जीवाणुरोधी घाव ड्रेसिंग
• जीन वितरण के लिए जैव रसायन और बायोमेडिसिन में
• रासायनिक और पर्यावरणीय अनुप्रयोगों में सोखने/बायोसोर्बेंट के रूप में
• ऊतक इंजीनियरिंग में हाइड्रोगेल के रूप में कई देशी ऊतक के भौतिक, रासायनिक, विद्युत और जैविक गुणों की नकल कर सकते हैं

केस स्टडी: सोनोकेमिकल रूट के माध्यम से जिंक नैनोगेल संश्लेषण

ZnO हाइब्रिड नैनोकणों को एक आसान अल्ट्रासोनिक प्रक्रिया के माध्यम से कार्बोपोल जेल में स्थिर किया जा सकता है: सोनिकेशन का उपयोग जस्ता नैनोकणों की वर्षा को चलाने के लिए किया जाता है, जो बाद में नैनो-हाइड्रोजेल बनाने के लिए कार्बोपोल के साथ अल्ट्रासोनिक रूप से क्रॉसलिंक किए जाते हैं।
इस्माइल एट अल (2021) ने एक आसान सोनोकेमिकल मार्ग के माध्यम से जिंक ऑक्साइड नैनोकणों को उपजी किया। (ZnO नैनोकणों के सोनोकेमिकल संश्लेषण के लिए प्रोटोकॉल यहाँ खोजें).
इसके बाद, नैनोकणों का उपयोग ZnO नैनोगेल को संश्लेषित करने के लिए किया गया था। इसलिए, उत्पादित ZnO NPs को दोहरे विआयनीकृत पानी से धोया गया था। कार्बोपोल 940 के 0.5 ग्राम को 300 एमएल दोगुने विआयनीकृत पानी में भंग कर दिया गया था, इसके बाद ताजा धोया गया जेडएनओ एनपी जोड़ा गया था। चूंकि कार्बोपोल स्वाभाविक रूप से अम्लीय है, समाधान को पीएच मान के बेअसर होने की आवश्यकता होती है, अन्यथा यह मोटा नहीं होगा। इस प्रकार, मिश्रण 95 के आयाम और 1 घंटे के लिए 95% के चक्र के साथ Hielscher अल्ट्रासोनिकेटर UP400S का उपयोग करके निरंतर sonication से गुजरा था। फिर, ट्राइमेथिलैमाइन (टीईए) के 50 एमएल को एक तटस्थ एजेंट (पीएच को 7 तक बढ़ाने) के रूप में निरंतर सोनिकेशन के तहत ड्रॉपवाइज जोड़ा गया था जब तक कि जेडएनओ सफेद जेल का गठन नहीं हुआ। कार्बोपोल का मोटा होना तब शुरू हुआ जब पीएच एक तटस्थ पीएच के पास था।
अनुसंधान दल बढ़ाया कण-कण बातचीत द्वारा नैनोगेल गठन पर ultrasonication के असाधारण सकारात्मक प्रभाव बताते हैं। प्रतिक्रिया मिश्रण में घटकों के अल्ट्रासोनिक रूप से शुरू किए गए आणविक आंदोलन बहुलक-विलायक इंटरैक्शन द्वारा प्रचारित मोटा होना प्रक्रिया को बढ़ाता है। इसके अतिरिक्त, सोनिकेशन कार्बोपोल के विघटन को बढ़ावा देता है। इसके अलावा, अल्ट्रासाउंड तरंग विकिरण बहुलक-जेडएनओ एनपी इंटरैक्शन को बढ़ाता है और तैयार कार्बोपोल/जेडएनओ हाइब्रिड नैनोकणों जेल के विस्कोलेस्टिक गुणों में सुधार करता है।
ऊपर दिया गया योजनाबद्ध फ़्लोचार्ट ZnO NPs और Carbopol/ZnO हाइब्रिड नैनोपार्टिकल जेल के संश्लेषण को दर्शाता है। अध्ययन में, अल्ट्रासोनिकेटर UP400St का उपयोग ZnO नैनोपार्टिकल वर्षा और नैनोगेल गठन के लिए किया गया था। (इस्माइल एट अल., 2021 से अनुकूलित)

अल्ट्रासोनिकेशन के प्रभाव में रासायनिक वर्षा विधि द्वारा संश्लेषित ZnO NPs, जहां (a) जलीय घोल में है, और (b) अल्ट्रासोनिक रूप से एक स्थिर कार्बोपोल-आधारित हाइड्रोजेल में फैला हुआ है।
(अध्ययन और चित्र: इस्माइल एट अल., 2021)

केस स्टयू: पॉली (मेथैक्रेलिक एसिड)/मोंटमोरिलोनाइट (पीएमए / एनएमएमटी) नैनोगेल की अल्ट्रासोनिक तैयारी

खान एट अल (2020) ने अल्ट्रासाउंड-असिस्टेड रेडॉक्स पोलीमराइजेशन के माध्यम से एक पॉली (मेथैक्रेलिक एसिड)/मोंटमोरिलोनाइट (पीएमए/एनएमएमटी) नैनोकम्पोजिट हाइड्रोजेल के सफल संश्लेषण का प्रदर्शन किया। आमतौर पर, एनएमएमटी का 1.0 ग्राम एक सजातीय फैलाव बनाने के लिए 2 घंटे के लिए अल्ट्रासोनिकेशन के साथ आसुत जल के 50 एमएल में फैलाया गया था। सोनिकेशन मिट्टी के फैलाव में सुधार करता है, जिसके परिणामस्वरूप हाइड्रोजेल के यांत्रिक गुणों और सोखना क्षमता में वृद्धि होती है। मेथैक्रेलिक एसिड मोनोमर (30 एमएल) को निलंबन में ड्रॉपवाइज जोड़ा गया था। सर्जक अमोनियम पर्सल्फेट (एपीएस) (0.1 एम) को मिश्रण में जोड़ा गया था, इसके बाद टीईएमईडी त्वरक के 1.0 एमएल थे। फैलाव एक चुंबकीय उत्तेजक द्वारा 50 डिग्री सेल्सियस पर 4 घंटे के लिए सख्ती से उभारा गया था। परिणामस्वरूप चिपचिपा द्रव्यमान एसीटोन-धोया गया था और एक ओवन में 70 डिग्री सेल्सियस पर 48 घंटे के लिए सूखा गया था। परिणामी उत्पाद जमीन था और एक कांच की बोतल में संग्रहीत किया गया था। विभिन्न नैनोकम्पोजिट जैल को एनएमएमटी को 0.5, 1.0, 1.5 और 2.0 ग्राम की मात्रा में बदलकर संश्लेषित किया गया था। एनएमएमटी के 1.0 ग्राम का उपयोग करके तैयार नैनोकम्पोजिट हाइड्रोगेल ने बाकी कंपोजिट की तुलना में बेहतर सोखना परिणामों को दर्शाया और इसलिए इसका उपयोग आगे सोखना जांच के लिए किया गया था।
दाईं ओर SEM-EDX माइक्रोग्राफ मोंटमोरिलोनाइट (MMT), नैनो-मोंटमोरिलोनाइट (nMMT), पॉली (मेथैक्रेलिक एसिड)/नैनो-मोंटमोरिलोनाइट (PMA/nMMT), और एमोक्सिसिलिन (AMX) - और डाइक्लोफेनाक (DF) -लोडेड PMA/nMMT से युक्त नैनोगेल का मौलिक और संरचनात्मक विश्लेषण दिखाते हैं। SEM माइक्रोग्राफ के EDX के साथ 1.00 KX के आवर्धन पर दर्ज किया गया

• मोंटमोरिलोनाइट (एमएमटी),
• नैनो-मोंटमोरिलोनाइट (एनएमएमटी),
• पॉली (मेथैक्रेलिक एसिड)/नैनो-मोंटमोरिलोनाइट (पीएमए/एनएमएमटी),
• और एमोक्सिसिलिन (एएमएक्स) - और डाइक्लोफेनाक (डीएफ) -लोडेड पीएमए /

यह देखा गया है कि कच्चे एमएमटी में एक स्तरित शीट संरचना होती है जो बड़े अनाज की उपस्थिति दिखाती है। संशोधन के बाद, MMT की चादरें छोटे कणों में एक्सफोलिएट हो जाती हैं, जो ऑक्टाहेड्रल साइटों से Si2+ और Al3+ के उन्मूलन के कारण हो सकती हैं। एनएमएमटी का ईडीएक्स स्पेक्ट्रम कार्बन का एक उच्च प्रतिशत प्रदर्शित करता है, जो मुख्य रूप से संशोधन के लिए उपयोग किए जाने वाले सर्फेक्टेंट के कारण हो सकता है क्योंकि CTAB (C19H42BrN) का मुख्य घटक कार्बन (84%) है। पीएमए/एनएमएमटी एक सुसंगत और निकट-सह-निरंतर संरचना प्रदर्शित करता है। इसके अलावा, कोई छिद्र दिखाई नहीं देता है, जो पीएमए मैट्रिक्स में एनएमएमटी के पूर्ण छूटना को दर्शाता है। फार्मास्युटिकल अणुओं एमोक्सिसिलिन (एएमएक्स) और डाइक्लोफेनाक (डीएफ) के साथ शोषण के बाद, पीएमए/एनएमएमटी आकृति विज्ञान में परिवर्तन देखे जाते हैं। खुरदरी बनावट में वृद्धि के साथ सतह असममित हो जाती है।
मिट्टी आधारित नैनो-आकार के हाइड्रोगेल का उपयोग और कार्यक्षमता: मिट्टी आधारित हाइड्रोजेल नैनोकंपोजिट को मिट्टी और पॉलिमर दोनों की संयोजन विशेषताओं के कारण जलीय घोल से अकार्बनिक और / या कार्बनिक दूषित पदार्थों के उत्थान के लिए संभावित सुपर सोखने के लिए संभावित सुपर सोखने की कल्पना की जाती है, जैसे कि बायोडिग्रेडेबिलिटी, बायोकम्पैटिबिलिटी, आर्थिक व्यवहार्यता, बहुतायत, उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र, त्रि-आयामी नेटवर्क, और सूजन /
(सीएफ खान एट अल., 2020)

हाइड्रोजेल और नैनोगेल उत्पादन के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटर

हाइड्रोजेल और नैनोगेल उत्पादन के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिकेटर
Hielscher Ultrasonics बेहतर कार्यक्षमता के साथ हाइड्रोगेल और नैनोगेल के संश्लेषण के लिए उच्च प्रदर्शन अल्ट्रासोनिक उपकरण बनाती है। छोटे और मध्यम आकार के आर से&डी और पायलट अल्ट्रासोनिकेटर निरंतर मोड में वाणिज्यिक हाइड्रोगेल निर्माण के लिए औद्योगिक प्रणालियों के लिए, Hielscher Ultrasonics में हाइड्रोजेल / नैनोगेल उत्पादन के लिए आपकी आवश्यकताओं को कवर करने के लिए सही अल्ट्रासोनिक प्रोसेसर है।

नीचे दी गई तालिका आपको हमारे अल्ट्रासोनिकेटर की अनुमानित प्रसंस्करण क्षमता का संकेत देती है: