Nanokompozit hidrogél szintézis segítségével ultrahangos kezelés

A nanokompozit hidrogélek vagy nanogélek multifunkcionális 3D-s struktúrák, amelyek nagy hatékonysággal rendelkeznek gyógyszerhordozóként és szabályozott hatóanyag-leadású gyógyszeradagoló rendszerként. Ultrasonication elősegíti a diszperzió nano-méretű, polimer hidrogél részecskék, valamint az azt követő felvétel / beépítése nanorészecskék ezekbe a polimer szerkezetekbe.

Nanogélek ultrahangos szintézise

Ultrahangos szonda típusú homogenizátor UP400St nanokompozit hidrogélek vagy nanogélek diszperziójához és szintéziséhez.A nanokompozit hidrogélek háromdimenziós anyagszerkezetek, és úgy tervezhetők, hogy sajátos tulajdonságokkal rendelkezzenek, ami erős gyógyszerhordozókká és szabályozott hatóanyag-leadású gyógyszeradagoló rendszerekké teszi őket. Ultrasonication elősegíti a szintézis funkcionalizált nano-méretű részecskék, valamint az azt követő beépítés / beépítése nanorészecskék háromdimenziós polimer szerkezetek. Mivel az ultrahanggal szintetizált nanogélek bioaktív vegyületeket tudnak befogni nanoméretű magjukba, ezek a nanoméretű hidrogélek nagyszerű funkciókat kínálnak.
A nanogélek a hidrogél nanorészecskék vizes diszperziói, amelyek fizikailag vagy kémiailag térhálósodnak hidrofil polimer hálózatként. Mivel a nagy teljesítményű ultrahang rendkívül hatékony a nano-diszperziók előállításában, a szonda típusú ultrahangos készülékek kulcsfontosságú eszközök a kiváló funkciókkal rendelkező nanogélek gyors és megbízható előállításához.

Információkérés




Jegyezzük fel Adatvédelmi irányelvek.


Az ultrahangos kavitáció elősegíti a térhálósodást és a polimerizációt a hidrogél és a nanogél (nanokompozit hidrogél) szintézis során. Az ultrahangos diszperzió megkönnyíti a nanoanyagok egyenletes eloszlását a hibrid hidrogél gyártáshoz.

ultrahangos UIP1000hdT üvegreaktorral nanokompozit hidrogélszintézishez

Az ultrahanggal előállított nanogélek funkciói

  • kiváló kolloid stabilitás és a nagy fajlagos felület
  • sűrűn csomagolható nanorészecskékkel
  • Lehetővé teszi a kemény és lágy részecskék kombinálását hibrid mag / héj nanogélben
  • magas hidratációs potenciál
  • a biológiai hozzáférhetőség előmozdítása
  • magas duzzanat / duzzanat megszüntetése



 
Ultrahangosan szintetizált nanogéleket használnak számos alkalmazásban és iparágban, pl.

  • gyógyszerészeti és orvosi alkalmazásokhoz: pl. gyógyszerhordozó, antibakteriális gél, antibakteriális sebkötözés
  • a biokémiában és a biomedicinában a génszállításhoz
  • adszorbensként/bioszorbensként kémiai és környezeti alkalmazásokban
  • a "tissue engineering"-ben, mivel a hidrogélek utánozhatják számos natív szövet fizikai, kémiai, elektromos és biológiai tulajdonságait

Esettanulmány: Cink nanogél szintézis szonokémiai úton

Sematikus folyamatábra a ZnO NP-k és a Carbopol/ZnO hibrid nanorészecske gél szintéziséhez. A vizsgálatban az UP400St ultrahangos készüléket használták ZnO nanorészecske csapadék és nanogél képződés. (Ismail et al., 2021 alapján)A ZnO hibrid nanorészecskék Carbopol gélben stabilizálhatók egy facile ultrahangos eljárással: A szonikálást a cink nanorészecskék kicsapódásának elősegítésére használják, amelyeket ezt követően ultrahanggal térhálósítanak a Carbopol-lal, hogy nano-hidrogélt képezzenek.
Ismail et al. (2021) cink-oxid nanorészecskéket csapott ki egy facile sonokémiai úton. (Itt találja meg a ZnO nanorészecskék szonokémiai szintézisének protokollját).
Ezt követően a nanorészecskéket a ZnO nanogél szintetizálására használtuk. Ezért az előállított ZnO NP-ket kettős ionmentes vízzel öblítettük. 0,5 g Carbopol 940-et feloldottunk 300 ml kétszeres ioncserélt vízben, majd hozzáadtuk a frissen mosott ZnO NP-ket. Mivel a karbopol természetesen savas, az oldat a pH-érték semlegesítését igényli, különben nem sűrűsödne be. Így a keveréket folyamatos ultrahangos kezelésnek vetették alá a Hielscher ultrasonicator UP400S segítségével, 95-ös amplitúdóval és 95% -os ciklussal 1 órán keresztül. Ezután 50 ml trimetil-amint (TEA) semlegesítőszerként (a pH-t 7-re emelve) cseppenként adtunk hozzá folyamatos szonikálás mellett, amíg a ZnO fehér gél képződik. A Carbopol megvastagodása akkor kezdődött, amikor a pH közel volt a semleges pH-hoz .
A kutatócsoport elmagyarázza az ultrahangos kezelés rendkívül pozitív hatásait a nanogél képződésére fokozott részecske-részecske kölcsönhatással. A reakcióelegyben lévő összetevők ultrahanggal megkezdett molekuláris keverése fokozza a polimer-oldószer kölcsönhatások által elősegített sűrűségi folyamatot. Ezenkívül az ultrahangos kezelés elősegíti a Carbopol feloldódását. Ezenkívül az ultrahanghullám-besugárzás fokozza a polimer-ZnO NPs kölcsönhatást és javítja az előkészített Carbopol / ZnO hibrid nanorészecskék gél viszkoelasztikus tulajdonságait.
A fenti sematikus folyamatábra a ZnO NP-k és a Carbopol/ZnO hibrid nanorészecske gél szintézisét mutatja. A vizsgálatban az UP400St ultrahangos készüléket használták ZnO nanorészecske csapadék és nanogél képződés. (Ismail et al., 2021 alapján)

Ultrahanggal előállított nanogél tele van cink-oxid nanorészecskékkel.

A kémiai kicsapódási módszerrel szintetizált ZnO NP-k ultrahangos kezelés hatására, ahol (a) vizes oldatban van, és (b) ultrahanggal diszpergálódik egy stabil Carbopol-alapú hidrogélbe.
(tanulmány és kép: Ismail et al., 2021)

Stuy eset: Poli(metakrilsav) / montmorillonit (PMA / nMMT) nanogél ultrahangos előkészítése

Khan et al. (2020) egy poli(metakrilsav)/montmorillonit (PMA/nMMT) nanokompozit hidrogél sikeres szintézisét mutatta be ultrahanggal segített redox polimerizációval. Jellemzően 1,0 g nMMT-t diszpergáltunk 50 ml desztillált vízben ultrahangos kezeléssel 2 órán keresztül, hogy homogén diszperziót kapjunk. A szonikálás javítja az agyag diszperzióját, ami a hidrogélek mechanikai tulajdonságainak és adszorpciós kapacitásának javulását eredményezi. Metakrilsav monomert (30 ml) cseppenként adtunk a szuszpenzióhoz. A keverékhez iniciátor-ammónium-perszulfátot (APS) (0,1 M) adtunk, majd 1,0 ml TEMED gyorsítót. A diszperziót mágneses keverővel 4 órán át erőteljesen kevertük 50°C-on. A kapott viszkózus masszát acetonnal mostuk és szárítószekrényben 48 órán át 70°C-on szárítottuk. A kapott terméket őröltük és üvegpalackban tároltuk. Különböző nanokompozit géleket szintetizáltunk az nMMT 0,5, 1,0, 1,5 és 2,0 g mennyiségben történő változtatásával. Az 1,0 g nMMT felhasználásával készített nanokompozit hidrogélek jobb adszorpciós eredményeket mutattak, mint a többi kompozit, ezért további adszorpciós vizsgálatokhoz használták őket.
A jobb oldali SEM-EDX mikrográfok a montmorillonitból (MMT), nano-montmorillonitból (nMMT), poli(metakrilsav)/nano-montmorillonitból (PMA/nMMT), valamint amoxicillinből (AMX) és diklofenakból (DF) töltött PMA/nMMT-ből álló nanogélek elemi és szerkezeti elemzését mutatják. Az 1,00 KX nagyítással rögzített SEM mikrográfok az EDX

  • montmorillonit (MMT),
  • nano-montmorillonit (nMMT),
  • poli(metakrilsav)/nano-montmorillonit (PMA/nMMT),
  • és amoxicillin (AMX) és diklofenak (DF) által betöltött PMA/nMMT.

Megfigyelték, hogy a nyers MMT egy réteges lapszerkezettel tartozik, amely nagyobb szemcsék jelenlétét mutatja. A módosítás után az MMT lapjait apró részecskékké hámlasztják, ami a Si2+ és Al3+ oktaéderes helyekről való eltávolításának tudható be. Az nMMT EDX spektruma nagy széntartalmat mutat, ami elsősorban a módosításhoz használt felületaktív anyagnak tudható be, mivel a CTAB fő összetevője (C19H42BrN) a szén (84%). A PMA/NMMT koherens és közel párhuzamosan folytonos struktúrát jelenít meg. Továbbá nem láthatók pórusok, amelyek az nMMT teljes hámlását ábrázolják a PMA mátrixba. Az amoxicillin (AMX) és a diklofenak (DF) gyógyszermolekulákkal történő szorpció után a PMA/nMMT morfológiájában változások figyelhetők meg. A felület aszimmetrikus lesz a durva textúra növekedésével.
Az agyagalapú nanoméretű hidrogélek használata és funkciói: Az agyagalapú hidrogél nanokompozitokat úgy képzelik el, mint potenciális szuperadszorbenseket a szervetlen és/vagy szerves szennyeződések vizes oldatból történő felvételéhez az agyagok és a polimerek kombinált jellemzői miatt, mint például a biológiai lebonthatóság, a biokompatibilitás, a gazdasági életképesség, a bőség, a nagy fajlagos felület, a háromdimenziós hálózat és a duzzadási / duzzadási tulajdonságok.
(vö. Khan et al., 2020)

Ultrahanggal szintetizált nanogélek különböző nanorészecskékkel, például nano-montmorillonit agyaggal töltve.

(a) MMT, b) nMMT, c) PMA/nMMT és d) AMX- és (e) DF-terhelésű nanokompozit hidrogélek SEM-EDX mikrográfiái. A nanogéleket ultrahangos kezeléssel állítottuk elő.
(tanulmány és képek: ©Khan et al. 2020)

Nagy teljesítményű ultrahangos készülékek hidrogél és nanogél termeléshez

Nagy teljesítményű ultrahangos készülékek hidrogél és nanogél termeléshez
A Hielscher Ultrasonics nagy teljesítményű ultrahangos berendezéseket gyárt a kiváló funkciókkal rendelkező hidrogélek és nanogélek szintéziséhez. Kis és közepes méretű R-ből&D és kísérleti ultrahangos készülékek ipari rendszerekhez kereskedelmi hidrogél gyártáshoz folyamatos üzemmódban, Hielscher Ultrasonics rendelkezik a megfelelő ultrahangos processzorral, hogy fedezze a hidrogél / nanogél termelés igényeit.

Miért Hielscher Ultrasonics?

  • magas hatásfok
  • A legkorszerűbb technológia
  • megbízhatóság & robusztusság
  • tétel & Sorban
  • bármilyen hangerőre
  • intelligens szoftver
  • intelligens funkciók (pl. adatprotokollozás)
  • Könnyen kezelhető és biztonságos
  • Alacsony karbantartás
  • CIP (helyben tisztítva)

Az alábbi táblázat az ultrahangos készülékek hozzávetőleges feldolgozási kapacitását jelzi:

Kötegelt mennyiség Áramlási sebesség Ajánlott eszközök
1 - 500 ml 10-200 ml / perc UP100H
10-2000 ml 20-400 ml / perc Uf200 ः t, UP400St
0.1-20L 02 - 4 L / perc UIP2000hdT
10-100 liter 2 - 10 l / perc UIP4000hdT
15 és 150L között 3 és 15 l / perc között UIP6000hdT
na 10 - 100 l / perc UIP16000
na nagyobb klaszter UIP16000

Lépjen kapcsolatba velünk! / Kérdezz minket!

Kérjen bővebb információt

Kérjük, használja az alábbi űrlapot, hogy kérjen további információkat ultrahangos processzorok, alkalmazások és az ár. Örömmel megvitatjuk önnel a folyamatot, és olyan ultrahangos rendszert kínálunk Önnek, amely megfelel az Ön igényeinek!









Kérjük, vegye figyelembe Adatvédelmi irányelvek.


A fenti rövid klipben, az ultrasonicator UP50H hidrogél kialakítására használják kis molekulatömegű zselítővel. Az eredmény egy öngyógyító szupramolekuláris hidrogél.
(Tanulmány és film: Rutgeerts et al., 2019)
Ultrahangos diszperzió szilícium-dioxid nanorészecskék hidrogélbe: A Hielscher ultrahangos homogenizátor UP400St gyorsan és hatékonyan diszpergálja a szilícium-dioxid nanorészecskéket egy egységes nanogélbe, multifunkciókkal.

Ultrahangos diszperzió nanorészecskék hidrogél segítségével ultrahangos UP400St

Videó indexképe



Irodalom / Referenciák

Tudni érdemes

Protokoll a ZnO nanorészecskék szonokémiai szintéziséhez

A ZnO NP-ket kémiai kicsapódási módszerrel szintetizáltuk ultrahang besugárzás hatására. Egy tipikus eljárásban cink-acetát-dihidrátot (Zn(CH3COO)2·2H2O) használtunk prekurzorként, és 30–33% (NH3) ammóniaoldatot vizes oldatban (NH4OH) redukálószerként. A ZnO nanorészecskéket úgy állítottuk elő, hogy a megfelelő mennyiségű cink-acetátot 100 ml ionmentes vízben feloldottuk, hogy 0,1 M cinkion-oldatot kapjunk. Ezt követően a cinkionok oldatát ultrahangos hullámbesugárzásnak vetettük alá Hielscher UP400S (400 W, 24 kHz, Berlin, Németország) segítségével 79% -os amplitúdóval és 0, 76-os ciklussal 5 percig 40 ◦C hőmérsékleten. Ezután az ammóniaoldatot cseppenként hozzáadtuk a cinkionok oldatához az ultrahangos hullámok hatására. Néhány pillanat múlva a ZnO NP-k elkezdtek kicsapódni és növekedni, és az ammóniaoldatot folyamatosan hozzáadták, amíg a ZnO NP-k teljes kicsapódása meg nem történt.
A kapott ZnO NP-ket többször megmosták ioncserélt vízzel, és kint hagyták, hogy letelepedjenek. Utólag a kapott csapadékot szobahőmérsékleten szárítottuk.
(Ismail et al., 2021)

Mik azok a Nanogels?

A nanogélek vagy nanokompozit hidrogélek olyan hidrogélek, amelyek általában 1-100 nanométeres nanorészecskéket tartalmaznak szerkezetükbe. Ezek a nanorészecskék lehetnek szervesek, szervetlenek vagy a kettő kombinációja.
A nanogéleket a térhálósítás néven ismert eljárással állítják elő, amely magában foglalja a polimer láncok kémiai kötését háromdimenziós hálózat kialakításához. Mivel a hidrogélek és a nanogélek képződése alapos keverést igényel a polimer szerkezet hidratálása, a térhálósodás elősegítése és a nanorészecskék beépítése érdekében, az ultrahangos kezelés rendkívül hatékony technika a hidrogélek és nanogélek előállításához. A hidrogél és a nanogél hálózatok nagy mennyiségű vizet képesek felszívni, így a nanogélek erősen hidratáltak, és így számos alkalmazáshoz alkalmasak, mint például a gyógyszeradagolás, a "tissue engineering" és a bioszenzorok.
A nanogél-hidrogélek jellemzően nanorészecskékből, például szilícium-dioxidból vagy polimer részecskékből állnak, amelyek szétszóródnak a hidrogél mátrixban. Ezek a nanorészecskék különféle módszerekkel szintetizálhatók, beleértve az emulziós polimerizációt, az inverz emulziós polimerizációt és a szol-gél szintézist. Ezek a polimerizációs és szol-gél szintézisek nagy hasznot húznak az ultrahangos keverésből.
A nanokompozit hidrogélek ezzel szemben egy hidrogél és egy nanotöltő kombinációjából állnak, mint például agyag vagy grafén-oxid. A nanofiller hozzáadása javíthatja a hidrogél mechanikai és fizikai tulajdonságait, például merevségét, szakítószilárdságát és szívósságát. Itt az ultrahangos kezelés erőteljes diszperziós kapacitása megkönnyíti a nanorészecskék egyenletes és stabil eloszlását a hidrogél mátrixba.
Összességében a nanogél és a nanokompozit hidrogélek egyedülálló tulajdonságaiknak és funkcióiknak köszönhetően széles körben alkalmazhatók olyan területeken, mint a biomedicina, a környezeti helyreállítás és az energiatárolás.

A Nanogel alkalmazása orvosi kezelésekhez

A Nanogel típusa kábítószer betegség Tevékenység Hivatkozások
PAMA-DMMA nanogélek doxorubicin Rák A felszabadulási sebesség növekedése a pH-érték csökkenésével. Magasabb citotoxicitás 6,8-as pH-értéknél a sejtek életképességére vonatkozó vizsgálatokban Du et al. (2010)
Hialuronáttal díszített kitozán alapú nanogélek Fényérzékenyítők, például tetra-fenil-porfirin-tetra-szulfonát (TPPS4), tetra-fenil-klórin-tetra-karboxilát (TPCC4) és klór e6 (Ce6) Reumás rendellenességek A makrofágok gyorsan felveszik (4 óra), és citoplazmájukban és organelláikban felhalmozódnak Schmitt és mtsai (2010)
PCEC nanorészecskék pluronic hidrogélekben Lidokain Helyi érzéstelenítés Hosszan tartó, kb. 360 perces infiltrációs anesztézia Yin és mtsai (2009)
Poli(laktid-ko-glikolsav) és kitozán nanorészecske HPMC-ben és Carbopol gélben diszpergálva Spantid II Allergiás kontakt dermatitisz és egyéb bőrgyulladásos rendellenességek Nanogelinncreases potenciál a spantide II perkután beadására Punit és szerzőtársai (2012)
pH-érzékeny polivinil-pirrolidon-poli (akrilsav) (PVP/PAAc) nanogélek Pilocarpine A pilokarpin megfelelő koncentrációjának fenntartása a hatás helyén hosszabb ideig Abd El-Rehim és mtsai (2013)
Térhálósított poli (etilénglikol) és polietil-til-imin Oligonukleotidok Neurodegeneratív betegségek Hatékonyan szállítják át a BBB-n. A transzport hatékonysága tovább nő, ha a nanogél felületét transzferrinnel vagy inzulinnal módosítják Vinogradov et al. (2004)
Koleszterin hordozó pullulán nanogélek Rekombináns murin interleukin-12 Tumor immunterápia Tartós felszabadulású nanogél Farhana et al. (2013)
Poli(N-izopropilakrilamid) és kitozán A hipertermia rák kezelése és a célzott gyógyszeradagolás Hőérzékeny mágnesesen modalizált Farhana et al. (2013)
A polietilénimin és a PEG Polyplexnanogel térhálósított elágazó hálózata Fludarabin Rák Megnövekedett aktivitás és csökkent citotoxicitás Farhana et al. (2013)
A koleszterint hordozó pullulán biokompatibilis nanogélje Mint mesterséges chaperone Az Alzheimer-kór kezelése Gátolja az amiloid β-fehérje aggregációját Ikeda és szerzőtársai (2006)
DNS nanogél fotó térhálósítással Genetikai anyag Génterápia A plazmid DNS szabályozott szállítása Lee és mtsai (2009)
Karbopol/cink-oxid (ZnO) hibrid nanorészecske gél ZnO nanorészecskék Antibakteriális aktivitás, bakteriális inhibitor Ismail et al. (2021)

Swarnali et al., 2017 alapján adaptált táblázat


Nagy teljesítményű ultrahang! A Hielscher termékskálája lefedi a teljes spektrumot a kompakt laboratóriumi ultrasonicatortól a padtetős egységeken át a teljes ipari ultrahangos rendszerekig.

Hielscher Ultrahang gyárt nagy teljesítményű ultrahangos homogenizátorok Labor nak nek ipari méretben.

Örömmel megvitassuk a folyamatot.

Lépjünk kapcsolatba.