Produksi hidrogel yang menguntungkan melalui Ultrasonication

Sonikasi adalah teknik yang sangat berkhasiat, andal dan sederhana untuk persiapan hidrogel berkinerja tinggi. Hidrogel ini menawarkan sifat material yang sangat baik seperti kapasitas penyerapan, viskoelastisitas, kekuatan mekanik, modulus kompresi, dan fungsi penyembuhan diri.

Polimerisasi dan Dispersi Ultrasonik untuk Produksi Hidrogel

Hidrogel adalah jaringan polimer tiga dimensi hidrofilik yang mampu menyerap air atau cairan dalam jumlah besar. Hidrogel menunjukkan kapasitas pembengkakan yang luar biasa. Blok bangunan umum hidrgel termasuk polivinil alkohol, polietilen glikol, natrium poliakrilat, polimer akrilat, karbomer, polisakarida atau polipeptida dengan jumlah gugus hidrofilik yang tinggi, dan protein alami seperti kolagen, gelatin dan fibrin.
Apa yang disebut hidrogel hibrida terdiri dari berbagai bahan yang berbeda secara kimia, fungsional, dan morfologis, seperti protein, peptida, atau struktur nano / mikro.
Dispersi ultrasonik banyak digunakan sebagai teknik yang sangat efisien dan andal untuk menghomogenkan bahan nano seperti tabung nano karbon (CNT, MWCNT, SWCNT), kristal nano selulosa, serat nano kitin, titanium dioksida, nanopartikel perak, protein dan struktur mikron atau nano lainnya ke dalam matriks polimer hidrogel. Hal ini menjadikan sonikasi alat utama untuk menghasilkan hidrogel berkinerja tinggi dengan kualitas luar biasa.

Apa yang Ditunjukkan Penelitian – Persiapan Hidrogel Ultrasonik

Pertama, ultrasonikasi mempromosikan polimerisasi dan reaksi ikatan silang selama pembentukan hidrogel.
Kedua, ultrasonikasi telah terbukti sebagai teknik dispersi yang andal dan efektif untuk produksi hidrogel dan hidrogel nanokomposit.

Penghubung Silang Ultrasonik dan Polimerisasi Hidrogel

Ultrasonikasi membantu pembentukan jaringan polimer selama sintesis hidrogel melalui pembangkitan radikal bebas. Gelombang ultrasound yang intens menghasilkan kavitasi akustik yang menyebabkan gaya geser tinggi, geser molekuler dan pembentukan radikal bebas.

Cass et al. (2010) menyiapkan beberapa "hidrogel akrilik yang dibuat melalui polimerisasi ultrasonik monomer dan makromonomer yang larut dalam air. Ultrasonografi digunakan untuk membuat radikal inisiasi dalam larutan monomer berair kental menggunakan aditif gliserol, sorbitol atau glukosa dalam sistem terbuka pada suhu 37°C. Aditif yang larut dalam air sangat penting untuk produksi hidrogel, gliserol menjadi yang paling efektif. Hidrogel dibuat dari monomer 2-hidroksietil metakrilat, poli (etilen glikol) dimetakrilat, dekstran metakrilat, asam akrilik/etilen glikol dimetakrilat dan akrilamida/bis-akrilamida. [Cass dkk. 2010] Aplikasi ultrasound menggunakan ultrasonicator probe ditemukan sebagai metode yang efektif untuk polimerisasi monomer vinil yang larut dalam air dan persiapan hidrogel selanjutnya. Polimerisasi yang dimulai secara ultrasonik terjadi dengan cepat tanpa adanya inisiator kimia.

Baca lebih lanjut tentang sintesis ultrasonik hidrogel nanokomposit dan nanogel!

Ultrasonication kompatibel dengan semua jenis polimer dan biopolimer dan memungkinkan untuk memperkuat hidrogel hibrida dengan bahan berstruktur nano seperti nanopartikel, nanokristal atau nanofibers. Memperkuat hidrogel dengan berbagai nanomaterial memungkinkan untuk memodifikasi dan mengontrol sifat fisikokimia dan rheo-mekanik hidrogel nanokomposit, karena struktur mikro adalah faktor kunci untuk sifat material yang diperoleh.

Fabrikasi Poli(asam akrilamida-ko-itakonat) – MWCNT Hydrogel menggunakan Sonikasi

Mohammadinezhada et al. (2018) berhasil menghasilkan komposit hidrogel superabsorben yang mengandung poli (asam akrilamida-ko-itakonat) dan tabung nano karbon multi-dinding (MWCNT). Ultrasonikasi dilakukan dengan perangkat ultrasonik Hielscher UP200S. Stabilitas hidrogel meningkat dengan meningkatnya rasio MWCNT, yang mungkin dikaitkan dengan sifat hidrofobik MWCNT serta peningkatan kepadatan crosslinker. Kapasitas retensi air (WRC) hidrogel P(AAm-co-IA) juga meningkat dengan adanya MWCNT (10 wt%). Dalam penelitian ini, efek ultrasonikasi dinilai lebih unggul sehubungan dengan distribusi seragam tabung nano karbon pada permukaan polimer. MWCNT utuh tanpa gangguan pada struktur polimer. Selain itu, kekuatan nanokomposit yang diperoleh dan kapasitas retensi airnya serta penyerapan bahan larut lainnya seperti Pb (II) meningkat. Sonikasi mematahkan inisiator dan menyebarkan MWCNT sebagai pengisi yang sangat baik dalam rantai polimer di bawah peningkatan suhu.
Para peneliti menyimpulkan bahwa "kondisi reaksi ini tidak dapat dicapai melalui metode konvensional, dan homogenitas dan dispersi partikel yang baik ke dalam inang tidak dapat dicapai. Selain itu, proses sonikasi memisahkan nanopartikel menjadi partikel tunggal, sementara pengadukan tidak dapat melakukan ini. Mekanisme lain untuk pengurangan ukuran adalah efek gelombang akustik yang kuat pada ikatan sekunder seperti ikatan hidrogen yang iradiasi ini memutus ikatan H partikel, dan selanjutnya, memisahkan partikel agregat dan meningkatkan jumlah gugus adsorpsi bebas seperti -OH dan aksesibilitas. Dengan demikian, kejadian penting ini membuat proses sonikasi sebagai metode yang lebih unggul dari yang lain seperti pengadukan magnetik yang diterapkan dalam literatur." [Mohammadinezhada dkk., 2018]

Ultrasonicators Kinerja Tinggi untuk Sintesis Hidrogel

Hielscher Ultrasonics memproduksi peralatan ultrasonik berkinerja tinggi untuk sintesis hidrogel. Dari R ukuran kecil dan menengah&D dan ultrasonicators pilot ke sistem industri untuk manufaktur hidrogel komersial dalam mode kontinu, Hielscher Ultrasonics memiliki persyaratan proses Anda yang tercakup.
Ultrasonicators kelas industri dapat memberikan amplitudo yang sangat tinggi, yang memungkinkan reaksi ikatan silang dan polimerisasi yang andal dan dispersi partikel nano yang seragam. Amplitudo hingga 200μm dapat dengan mudah dijalankan terus menerus dalam operasi 24/7/365. Untuk amplitudo yang lebih tinggi, sonotrode ultrasonik yang disesuaikan tersedia.

Tanyakan kepada kami hari ini untuk informasi teknis tambahan, harga, dan kutipan nonkomitmen. Staf kami yang berpengalaman lama dengan senang hati berkonsultasi dengan Anda!
Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami: