Hielscher ultrazvučna tehnologija

Sono-Sinteza Nano-hidroksiapatita

Hidroksiapatita (HA ili HAP) je visoko posjećuju bioaktivne keramike za medicinske svrhe zbog slične strukture za koštanog materijala. Ultrazvučno pomagao sinteza (sono-sinteza) od hidroksiapatita je uspješna tehnika za proizvodnju nanostrukturirani Hap na najvišim standardima kvalitete. Ultrazvučni put omogućuje proizvodnju nano-kristalni HAP kao modificirane čestice, npr jezgra-ljuska nanosfera i kompoziti.

Hidroksiapatita: svestran Mineralna

Hidroksilapatita ili hidroksiapatita (HAP također HA) je prirodni mineralni oblik kalcija apatita s formulom Ca5(PO4)3(OH). Da označi da kristal jedinična ćelija sadrži dva entiteta, obično je pisano Ca10(PO4)6Oh2, Hidroksilapatita je hidroksilna endmember kompleksa apatita skupine. OH- iona može biti zamijenjena s fluorida, klorida ili karbonat, proizvodi fluorapatit ili chlorapatite. To kristalizira u šesterokutnom kristalnom sustavu. Hap poznat kao koštanog materijala kao i do 50%, težinski kosti je modificirani oblik hidroksiapatita.
U medicini, nanostrukturirani porozne Hap je zanimljiv materijal za umjetnom primjenu kostiju. Zbog svoje dobre biološke kompatibilnosti u kontaktu kosti i njezinom sličnog kemijskog sastava na koštanog materijala, porozan Hap keramika je pronašao ogromnu uporabu u biomedicinskim aplikacijama, uključujući regeneraciju koštanog tkiva, staničnom proliferacijom i dostave lijekova.
„U inženjering koštanog tkiva je primijenjen kao materijal za punjenje za defekata kostiju i povećanje, umjetne kosti graft materijala i proteza revizija operacije. Njegova visoka površina dovodi do izvrsne osteoconductivity i resorpabilnošću pružanje brze koštanog urastanja. „[Soypan et al. 2007] Dakle, mnogi moderni implantati su obložene s hidroksilalpatita.
Još jedan obećavajući koristi mikrokristalna hidroksilalpatita je njegova upotreba kao “kosti zgrada” dopuniti sa superiornim apsorpciju u odnosu na kalcij.
Uz njegovu uporabu kao materijal za popravak, za kostiju i zubi, druge aplikacije HAP mogu se naći u katalizu, proizvodnju umjetnih gnojiva, kao što je spoj u farmaceutskim proizvodima, u protein kromatografije aplikacijama i procesa obrade vode.

Snaga Ultrazvuk: učinci i utjecaj

Sonication je opisan kao proces u kojem se koristi akustično polje, koji je spojen na tekući medij. Ultrazvučni valovi razmnožavaju se u tekućini i proizvode naizmjenični ciklusi visokog tlaka/niskog tlaka (kompresija i rarefrakcija). Tijekom faze rarefrakcija nastaju mali vakuumski mjehurići ili praznine u tekućini, koja raste preko različitih ciklusa visokog tlaka/niskog tlaka dok mjehurić ne može apsorbirati više energije. U ovoj fazi, mjehurići implodira nasilno tijekom faze kompresije. Tijekom takve kolaps mjehurića velika količina energije se oslobađa u obliku udarnih valova, visokih temperatura (cca. 5000 k) i pritisaka (cca. 2.000 ATM). Nadalje, ove "vruće točke" karakterizira vrlo visoke stope hlađenja. Implozija mjehurića također rezultira tekućim mlaznicama do 280m/s brzinom. Ovaj fenomen se naziva kavitacija.
Kada se ovi ekstremni sile, koje nastaju tijekom raspada često on kavitacije mjehurića, proširiti na ultrazvukom mediju, čestice i kapljice su pogođeni – rezultiralo međučestično sudara, tako da je čvrsta Shatter. Time se postiže smanjenje veličine čestica kao što je mljevenje, raspršivanje i disperzije. Čestice se mogu diminuted da submicron- i nano-veličine.
Uz mehaničkih utjecaja, moćni sonikaciju može stvoriti slobodne radikale smicanja molekule i aktivirati čestice površine. To je fenomen poznat kao ultrazvučna kemija.

sono-Sinteza

Ultrazvučni tretman rezultata mulj u vrlo fine čestice s ravnomjerno raspoređuje tako da se sve više mjesta nukleacije za taloženje stvorio.
Hap čestice sintetizirane u ultrazvukom imaju smanjenu razinu aglomeracije. Donji sklonost aglomeracije ultrazvučno sintetiziranog HAP potvrđena npr po FESEM (Field Emission Scanning elektronska mikroskopija) analizu Poinern i sur. (2009).

Ultrazvuk pomaže i potiče kemijske reakcije od ultrazvučne kavitacije i njegova fizička efekti koji utječu na morfologiju čestica izravno u fazi rasta. Glavne prednosti koje proizlaze ultrazvukom pripravljanje najfiniji reakcijskih smjesa se

  • 1) povećava brzinu reakcije,
  • 2) smanjenje vremena obrade
  • 3) ukupno poboljšanje u učinkovitom korištenju energije.

Poinern et al. (2011) razvili su naneseni kemijski put koji koristi kalcijev nitrat tetrahidrata (Ca [NO3] 2 · 4H2O) i kalijev dihidrogen fosfat (KH2PO4) kao glavne reaktanata. Za kontrolu pH vrijednosti tijekom sinteze, doda se amonijev hidroksid (NH4OH).
Ultrazvuk procesor bila UP50H (50 W, 30 kHz, MS7 sonotrode w promjera / 7 mm) s Hielscher ultrazvučna.

Koraci sinteze nano-HAP:

A 40 mL otopine 0,32 M Ca (NO3)2 · 4 ः2O je pripravljen u maloj posudi. PH otopine je podešen na 9.0 s oko 2,5 mL NH4OH. Otopina je sonicirana s UP50H u 100% postavljanje amplitude 1 sat.
Na kraju prvog sata 60 mL 0,19 M otopina [KH2PO4] Zatim polagano kap po kap u otopinu, a prvi prolazi kroz drugi sat ultrazvučnog zračenja. Tijekom procesa miješanja, pH vrijednost se provjeri i održavana je na 9, dok je omjer Ca / P je održavana na 1,67. Otopina se zatim filtrira pomoću centrifugiranja (~ 2000 g), nakon čega se nastali bijeli talog je proporcionalna u broju uzoraka za toplinsku obradu.
Prisutnost ultrazvuka u postupku sinteze prije termičke obrade ima značajan utjecaj na oblikovanje početne nano-čestica HAP prekursore. To je zbog veličine čestica koja se odnose na nukleacije i rasta uzorak materijala, što opet se odnosi na stupanj super zasićenja u tekućoj fazi.
Osim toga, kako je veličina čestica i njegova morfologija mogu izravno utjecati u ovom postupku sinteze. Učinak povećanja ultrazvučnu snagu od 0 do 50W pokazali da je moguće smanjiti veličinu čestica prije termičke obrade.
Povećanje snage koristi se ultrazvuk ozračivanja tekućine pokazuju da veći broj mjehurića / kavitacija se proizvodi. To pak proizvela više mjesta nukleacije i kao rezultat čestice formirane oko tih stranica su manji. Osim toga, čestice izloženi duže ultrazvučnog zračenja pokazuju manje aglomeraciju. Naknadna FESEM podaci potvrdili su smanjenu aglomeraciju čestica kada se ultrazvuk tijekom postupka sinteze.
Nano-čestice Hap veličinu u području nanometra i sferičnog morfologiju su proizvedene korištenjem tehnika mokrog kemijskog taloženja u prisutnosti ultrazvuka. Otkriveno je da se kristalna struktura i morfologija dobivenih prašaka nano-HAP je ovisno o snazi ​​izvora zračenja ultrazvučnog i konačno toplinskom obradom koristi. Očito je da prisutnost ultrazvuka u procesu sinteze promovira kemijske reakcije i fizičke posljedice, koje se potom proizveo ultrafine nano HAP praha nakon toplinske obrade.

Ultrasonikacije kontinuirano sa stanicom staklenih protoka

Ultrazvukom u ultrazvučnoj reaktora

hidroksiapatita:

  • Glavni mineral anorganski fosfat kalcijev
  • visoka biokompatibilnost
  • sporo biorazgradivost
  • osteokonduktivnu
  • netoksične
  • neimunogeni
  • mogu se kombinirati s polimera i / ili stakla
  • dobra apsorpcija matrica struktura drugim molekulama
  • odlična zamjena kosti

Ultrazvučni homogeniziranje su moćni alati za sintezu i funkcionaliziranje čestice, kao što su sreća

Sonda tipa ultrasonicator UP50H

Hap Sinteza preko ultrazvučni Sol-gel ruti

Ultrazvučno pomoć sol-gel put za sintezu nanostrukturiranih čestica HAP:
Materijal:
– Reaktanti: kalcijev nitrat Ca (NO3)2Di-amonijev hidrogen fosfat (NH4)2HPO4Natriieva hydroxyd NaOH;
– 25 ml epruvete

  1. Otopi Ca (NO3)2 i (NH4)2HPO4 u destiliranoj vodi (molarni omjer kalcijev na fosfora: 1.67)
  2. Dodajte neke NaOH u otopinu da zadrži svoj pH oko 10.
  3. Ultrazvučna obrada s UP100H (MS10 sonoroda, amplituda 100%)
  • Hidrotermalne sinteze provedena su pri 150 ° C tijekom 24 sati u električnoj peći.
  • Nakon reakcije, kristalni HAP može se prikupiti centrifugiranjem, te ispiranjem s deionizirane vode.
  • Analiza dobivenog HAP nanopowder mikroskopijom (SEM, TEM,) i / ili spektroskopijom (FT-IR). Sintetizirani Hap nanočestice pokazuju visoku kristalnost. Različite morfologija može se promatrati ovisno o vremenu ultrazvučne kupelji. Više sonication može dovesti do jedinstvenih HAP nanorods s visokim omjer i ultra-visoke kristaliničnosti. [Cp. Manafi et al. 2008]

Hap modifikacija

Zbog svoje krhkosti, primjena čistog Hap je ograničen. U materijalnom istraživanja, je mnogo truda uloženo mijenjati Hap polimerima jer je prirodna kost je složeni uglavnom sastojao od nano-veličine, igličastih Hap kristala (račune za oko 65wt% kosti). Ultrazvučno pomagao izmjena Hap i sinteza kompozita s poboljšanim karakteristikama materijalnih nudi mnogobrojne mogućnosti (vidjeti nekoliko primjera u nastavku).

Praktični primjeri:

Sinteza nano-HAP

U studiji Poinern et al. (2009), A Hielscher UP50H sonda tipa ultrasonicator uspješno korišten za Sono-sinteze pokriti. S povećanjem ultrazvučne energije, čestice veličine HAP kristala smanjen. Nanostrukturirani hidroksiapatita (HAP) dobiva se ultrazvučno potpomognute tehnike vlažne precipitacije. Ca (NO3) I KH25PO4 werde koristi kao glavni materijal i NH3 kao taloženje. Hidrotermalne taloženje iz ultrazvučne zračenjem rezultiralo nano-veličine čestica HAP sa sfernim morfologijom u rasponu veličine nano brojila (cca. 30 nM ± 5%). Poinern i suradnici našli sono-hidrotermalne sinteze ekonomski rutu sa jakim scale-up sposobnost za komercijalnu proizvodnju.

Sinteza gelantine-hidroksiapatita (gel-HAP)

Brundavanam i suradnici uspješno pripremili gelantine-hidroksiapatita (gel) HAP kompozitni pod blagim uvjetima ultrazvukom. Za pripravu gelantine-hidroksiapatita, 1 g želatine potpuno je otopljeno u 1000 mL MilliQ vodi na 40 ° C. 2 ml pripremljenog želatinske otopina se zatim doda u Ca2 + / NH3 smjesa. Mješavina je sonicirana s UP50H ultrasonicator (50W, 30kHz). Tijekom ultrazvučne obrade, 60 ml 0,19 M KH2PO4 su pad pametno doda u smjesu.
Cijelo rješenje je sonificirana za 1h. PH vrijednost je provjerena i održavana kod pH 9 u svakom trenutku, a omjer ca/P je prilagođen na 1,67. Filtriranje bijelog taloga je postignut centrifugiranjem, što je rezultiralo u gustom kaše. Različiti uzorci su toplinski obrađeni u cijevi peći za 2H na temperaturi od 100, 200, 300 i 400 ° c. Na taj način su dobiveni gel-HAp prašak u granularnom obliku, koji je bio mljeven u fini prašak, a karakterizira ga XRD, FE-SEM i FT-IR. Rezultati pokazuju da blagi ultrazvuka i prisutnost želatina tijekom faze rasta HAp promovirati niže adhezije-čime se rezultira manjim i formiranje redoviti sferni oblik gela-HAp nano-čestica. Blagi ultrazvukom pomaže sintezu nano-veličine gela-HAp čestice zbog ultrazvučnog homogenizacije efekte. Amidna i karbonatna vrsta iz želatine zatim se u fazi rasta Priloži s HAp nano-česticama tijekom faze razvoja putem ultrazvučne interakcije.
[Brundavanam et Al. 2011]

Nanošenje Hap na Titanium trombocitima

Ozhukil Kollatha et al. (2013) su obložene s TI ploče hidroksiapatit. Prije taloženja, HAP suspenzija homogenizirano s UP400S (400 W ultrazvučne naprava s ultrazvučni rog H14, sonikaciju vrijeme 40 sek. 75% amplitude).

Silver premazom Hap

Ignatev i suradnici (2013.) razvili su metodu biosintetski kojima su položeni srebrne nanočestice (AgNp) na HAP da se dobije HAP oblogu s antibakterijskih svojstava i za smanjenje citotoksičnog učinka. Za raspršivanje od srebra nanočestica i za njihovo taloženje na hidroksiapatit, a Hielscher UP400S korištena.

Ignatev i njegovi suradnici koristili ultrazvučnih sonda tipa UP400S uređaja za srebro obložena Hap proizvodnje.

Poslužitelj za postavljanje u magnetskom miješalicom i ultrasonicator UP400S je korišten za srebrom prevučenog HAP pripravu [Ignatev et al 2013]


Naši moćni ultrazvučni uređaji su pouzdani alati za liječenje čestica u sub micron- i nano-veličine raspona. Bilo da želite da se sintetizira, raspršiti ili funkcionaliziranje čestica u male cijevi za istraživačke svrhe ili trebate liječiti velike količine nano prah kaše za komercijalnu proizvodnju – Hielscher nudi prikladno ultrasonicator za svoje potrebe!

UP400S s ultrazvučnom reaktoru

ultrazvučni homogenizator UP400S


Kontaktirajte nas / zatražite dodatne informacije

Razgovarajte s nama o svojim zahtjevima za obradu. Mi ćemo preporučiti najprikladnije za postavljanje i obrade parametara za svoj projekt.





Molimo, imajte na umu da je pravila o privatnosti,


Literatura / Reference

  • Brundavanam, R. K .; Jinag, Z.-T., Chapman, P .; Le, X.-T .; Mondinos, N .; Fawcett, D .; Poinern, G. E., J. (2011): Effect of razrijeđene želatine na ultrazvučnom termalno uz pomoć sinteze nano hidroksiapatita. Ultrason. Sonochem. 18, 2011. 697-703.
  • Cengiz, B.; Gokce, Y.; Yildiz, N.; Aktas, Z.; Calimli, A. (2008): sinteza i karakterizacija nanočestica hidroyapatita. Koloidni i površine A: Fizochem. Eng. aspekti 322; 2008.29-33.
  • Ignatev, M .; Rybak, T .; Colonges, G .; Scharff, W .; Marke, S. (2013): Plazma prskane Hydroxyapatite premazi sa Silver nanočestica. Acta Metallurgica Slovaca, 19/1; 2013. 20-29.
  • Jevtića, M .; Radulovićc, A .; Ignjatovića, N .; Mitrićb, M .; Uskokovic D. (2009): Kontrolirano sklop poli (d-laktid-ko-glikolid) / hidroksiapatita jezgra-ljuska nanosfera pod ultrazvučni zračenjem. Acta Biomaterialia 5/1; 2009. 208-218.
  • Kusrini, E .; Pudjiastuti, A. R .; Astutiningsih, S .; Harjanto, S. (2012): Priprava hidroksiapatita iz goveđe kosti od kombinirane postupke ultrazvučne i sušenja raspršivanjem. Intl. Conf. na kemijska, bio-kemijske i znanosti o okolišu (ICBEE'2012) Singapur, prosinca 14-15, 2012.
  • Manafi, S .; Badiee, S.H. (2008): Učinak na ultrazvučnih kristalizacije Nano-hidroksiapatita vlažnom kemijskim postupkom. 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 DC elektroforetske Polaganje hidroksiapatita na titan. List Europske Keramičke društva 33; 2013. 2715-2721.
  • Poinern, G.E.J .; Brundavanam, R. K .; Thi Le, X .; Fawcett, D. (2012): Mehanička svojstva porozne keramike Izvedena iz nm Određena mjera čestica bazira prahu 30 hidroksiapatita za potencijalne tvrdih tkiva tehnici. American Journal of Biomedical Engineering 2/6; 2012. 278-286.
  • Poinern, G.J.E.; Brundavanam, R.; Thi Le, X.; Đorđević, S.; Prokic, M.; Fawcett, D. (2011): toplinski i ultrazvučni utjecaj u stvaranju nanometar skala hidroksiapatita bio-keramika. Međunarodni časopis za Nanomedicinu 6; 2011.2083 – 2095.
  • Poinern, G.J.E.; Brundavanam, Mondinos, N.; Jiang, Z.-T. (2009): sinteza i karakterizacija nanohydroxyapatita pomoću ultrazvuka potpomognute metode. Ultrasonics ultrazvučna kemija, 16/4; 2009.469-474.
  • Soypan, I .; Mel, M .; Ramesh, S .; Khalid, K.A: (2007): Poroznost hidroksiapatita za umjetne aplikacije kostiju. Znanost i tehnologija Advanced Materials 8. 2007. 116.
  • Suslick, K. S. (1998): Kirk-Othmer poznate Encyclopedia of Chemical Technology, 4. izd. J. Wiley & Sons, New York, Vol. 26, 1998. 517-541.

Ultrazvučni uređaji za klupa-top i proizvodnje, kao što su UIP1500hd pružiti punu industrijski razred.

ultrazvučni uređaj UIP1500hd uz protok kroz reaktor