Sintesis Hidrogel Nanokomposit menggunakan Ultrasonication

Hidrogel nanokomposit atau nanogel adalah struktur 3D multi-fungsi dengan kemanjuran tinggi sebagai pembawa obat dan sistem pengiriman obat pelepasan terkontrol. Ultrasonication mempromosikan dispersi nano-ukuran, partikel hidrogel polimer serta inklusi / penggabungan nanopartikel berikutnya ke dalam struktur polimer ini.

Sintesis Ultrasonik Nanogels

Homogenizer tipe probe ultrasonik UP400St untuk dispersi dan sintesis hidrogel nanokomposit atau nanogel.Hidrogel nanokomposit adalah struktur material tiga dimensi dan dapat dirancang untuk menunjukkan fitur spesifik, yang menjadikannya pembawa obat yang kuat dan sistem pengiriman obat pelepasan terkontrol. Ultrasonication mempromosikan sintesis partikel berukuran nano yang difungsikan serta inklusi / penggabungan nanopartikel berikutnya dalam struktur polimer tiga dimensi. Karena nanogel yang disintesis secara ultrasonik dapat menjebak senyawa bioaktif di dalam inti skala nano mereka, hidrogel berukuran nano ini menawarkan fungsionalitas yang hebat.
Nanogel adalah dispersi nanopartikel hidrogel dalam air, yang secara fisik atau kimiawi saling terkait sebagai jaringan polimer hidrofilik. Karena ultrasound berkinerja tinggi sangat efisien dalam menghasilkan dispersi nano, ultrasonikator tipe probe adalah alat penting untuk produksi nanogel yang cepat dan andal dengan fungsi unggul.

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan pribadi.


Kavitasi ultrasonik mempromosikan cross-linking dan polimerisasi selama hidrogel dan nanogel (nanokomposit hidrogel) sintesis. Dispersi ultrasonik memfasilitasi distribusi nanomaterial yang seragam untuk fabrikasi hidrogel hibrida.

ultrasonicator UIP1000hdT dengan reaktor kaca untuk sintesis hidrogel nanokomposit

Fungsionalitas Nanogel yang Diproduksi Secara Ultrasonik

  • stabilitas koloid yang sangat baik dan luas permukaan spesifik yang besar
  • dapat dikemas secara padat dengan nanopartikel
  • memungkinkan untuk menggabungkan partikel keras dan lunak dalam inti hibrida / nanogel cangkang
  • potensi hidrasi tinggi
  • mempromosikan ketersediaanhayati
  • sifat pembengkakan / de-swelling yang tinggi



 
Nanogel ultrasonically disintesis digunakan dalam berbagai aplikasi dan industri, misalnya

  • Untuk aplikasi farmasi dan medis: misalnya pembawa obat, gel antibakteri, pembalut luka antibakteri
  • Dalam biokimia dan biomedis untuk pengiriman gen
  • sebagai adsorben / biosorben dalam aplikasi kimia dan lingkungan
  • Dalam rekayasa jaringan sebagai hidrogel dapat meniru sifat fisik, kimia, listrik, dan biologis dari banyak jaringan asli

Studi Kasus: Sintesis Nanogel Seng melalui Rute Sonokimia

Diagram alur skematik untuk sintesis ZnO NPs dan gel nanopartikel hibrida Carbopol/ZnO. Dalam penelitian ini, ultrasonicator UP400St digunakan untuk presipitasi nanopartikel ZnO dan pembentukan nanogel. (disadur dari Ismail et al., 2021)Nanopartikel hibrida ZnO dapat distabilkan dalam gel Carbopol melalui proses ultrasonik facile: Sonikasi digunakan untuk mendorong pengendapan nanopartikel seng, yang kemudian secara ultrasonik saling terkait dengan Carbopol untuk membentuk nano-hidrogel.
Ismail et al. (2021) mengendapkan nanopartikel seng oksida melalui rute sonokimia facile. (Temukan protokol untuk sintesis sonokimia nanopartikel ZnO di sini).
Selanjutnya, nanopartikel digunakan untuk mensintesis nanogel ZnO. Oleh karena itu, NPs ZnO yang diproduksi dibilas dengan air deionisasi ganda. 0,5 g Carbopol 940 dilarutkan dalam 300 mL air deionisasi ganda, diikuti dengan penambahan NPs ZnO yang baru dicuci. Karena Carbopol bersifat asam alami, larutan memerlukan netralisasi nilai pH, jika tidak maka tidak akan menebal. Dengan demikian, campuran telah mengalami sonikasi terus menerus menggunakan ultrasonicator Hielscher UP400S dengan amplitudo 95 dan siklus 95% selama 1 jam. Kemudian, 50 mL trimethylamine (TEA) sebagai zat penetral (menaikkan pH menjadi 7) ditambahkan setetes demi setetes di bawah sonikasi terus menerus sampai pembentukan gel putih ZnO terjadi. Penebalan Karbopol dimulai ketika pH mendekati pH netral .
Tim peneliti menjelaskan efek ultrasonikasi yang luar biasa positif pada pembentukan nanogel dengan interaksi partikel-partikel yang ditingkatkan. Ultrasonically dimulai agitasi molekuler konstituen dalam campuran reaksi meningkatkan proses penebalan dipromosikan oleh interaksi polimer-pelarut. Selain itu, sonikasi mempromosikan pembubaran Karbopol. Selain itu, iradiasi gelombang ultrasound meningkatkan interaksi polimer-ZnO NPs dan meningkatkan sifat viskoelastik dari gel nanopartikel hibrida Carbopol/ZnO yang disiapkan.
Diagram alur skematik di atas menunjukkan sintesis ZnO NPs dan gel nanopartikel hibrida Carbopol/ZnO. Dalam penelitian ini, ultrasonicator UP400St digunakan untuk presipitasi nanopartikel ZnO dan pembentukan nanogel. (disadur dari Ismail et al., 2021)

Nanogel yang diproduksi secara ultrasonik sarat dengan nanopartikel seng oksida.

ZnO NPs disintesis dengan metode presipitasi kimia di bawah pengaruh ultrasonikasi, di mana (a) berada dalam larutan air, dan (b) tersebar secara ultrasonik menjadi hidrogel berbasis Karbopol yang stabil.
(kajian dan gambar: Ismail dkk., 2021)

Kasus Stuy: Persiapan Ultrasonik Poli (asam metakrilat) / Montmorillonite (PMA / nMMT) Nanogel

Khan et al. (2020) mendemonstrasikan keberhasilan sintesis hidrogel nanokomposit poli(asam metakrilat)/Montmorillonite (PMA/nMMT) melalui polimerisasi redoks yang dibantu ultrasound. Biasanya, 1,0 g nMMT tersebar dalam 50 mL air suling dengan ultrasonikasi selama 2 jam untuk membentuk dispersi homogen. Sonikasi meningkatkan dispersi tanah liat, menghasilkan peningkatan sifat mekanik dan kapasitas adsorpsi hidrogel. Monomer asam metakrilat (30 mL) ditambahkan setetes demi setetes ke suspensi. Inisiator amonium persulfat (APS) (0,1 M) ditambahkan ke dalam campuran diikuti oleh 1,0 mL akselerator TEMED. Dispersi diaduk dengan kuat selama 4 jam pada suhu 50 °C oleh pengaduk magnetik. Massa kental yang dihasilkan dicuci dengan aseton dan dikeringkan selama 48 jam pada suhu 70 °C dalam oven. Produk yang dihasilkan digiling dan disimpan dalam botol kaca. Gel nanokomposit yang berbeda disintesis dengan memvariasikan nMMT dalam jumlah 0,5, 1,0, 1,5, dan 2,0 g. Hidrogel nanokomposit yang dibuat menggunakan 1,0 g nMMT menggambarkan hasil adsorpsi yang lebih baik daripada komposit lainnya dan oleh karena itu digunakan untuk penyelidikan adsorpsi lebih lanjut.
Mikrograf SEM-EDX di sebelah kanan menunjukkan analisis unsur dan struktural nanogel yang terdiri dari montmorillonite (MMT), nano-montmorillonite (nMMT), poly(methacrylic acid)/nano-montmorillonite (PMA/nMMT), dan amoxicillin (AMX)- dan diclofenac (DF)-loaded PMA/nMMT. Mikrograf SEM direkam pada pembesaran 1,00 KX bersama dengan EDX dari

  • montmorillonit (MMT),
  • nano-montmorillonite (nMMT),
  • poli (asam metakrilat)/nano-montmorillonit (PMA/nMMT),
  • dan amoksisilin (AMX)- dan diklofenak (DF)-dimuat PMA/nMMT.

Diamati bahwa MMT mentah berutang struktur lembaran berlapis yang menunjukkan adanya butiran yang lebih besar. Setelah modifikasi, lembaran MMT dikelupas menjadi partikel kecil, yang mungkin disebabkan oleh penghapusan Si2+ dan Al3+ dari situs oktahedral. Spektrum EDX nMMT menunjukkan persentase karbon yang tinggi, yang mungkin terutama disebabkan oleh surfaktan yang digunakan untuk modifikasi karena konstituen utama CTAB (C19H42BrN) adalah karbon (84%). PMA/nMMT menampilkan struktur yang koheren dan hampir bersamaan. Selanjutnya, tidak ada pori-pori yang terlihat, yang menggambarkan pengelupasan lengkap nMMT ke dalam matriks PMA. Setelah penyerapan dengan molekul farmasi amoksisilin (AMX) dan diklofenak (DF), perubahan morfologi PMA/nMMT diamati. Permukaan menjadi asimetris dengan peningkatan tekstur kasar.
Penggunaan dan fungsionalitas hidrogel berukuran nano berbasis tanah liat: Nanokomposit hidrogel berbasis tanah liat dibayangkan sebagai adsorben super potensial untuk penyerapan kontaminan anorganik dan / atau organik dari larutan berair karena karakteristik penggabungan tanah liat dan polimer, seperti biodegradabilitas, biokompatibilitas, viabilitas ekonomi, kelimpahan, luas permukaan spesifik tinggi, jaringan tiga dimensi, dan sifat pembengkakan / de-pembengkakan.
(lihat Khan dkk., 2020)

Ultrasonically disintesis nanogels sarat dengan berbagai nanopartikel seperti nano-montmorillonite tanah liat.

Mikrograf SEM-EDX dari (a) MMT, (b) nMMT, (c) PMA/nMMT, dan (d) AMX- dan (e) hidrogel nanokomposit yang dimuat DF. Nanogel disiapkan menggunakan ultrasonikasi.
(studi dan gambar: ©Khan et al. 2020)

Ultrasonicators Kinerja Tinggi untuk Produksi Hidrogel dan Nanogel

Ultrasonicators Kinerja Tinggi untuk Produksi Hidrogel dan Nanogel
Hielscher Ultrasonics memproduksi peralatan ultrasonik berkinerja tinggi untuk sintesis hidrogel dan nanogel dengan fungsi unggul. Dari R kecil dan menengah&D dan pilot ultrasonicators untuk sistem industri untuk pembuatan hidrogel komersial dalam mode kontinu, Hielscher Ultrasonics memiliki prosesor ultrasonik yang tepat untuk memenuhi kebutuhan Anda untuk produksi hidrogel / nanogel.

Mengapa Hielscher Ultrasonics?

  • efisiensi yang sangat tinggi
  • Teknologi mutakhir
  • handal & sangat kuat
  • setumpuk & inline
  • untuk volume apa pun
  • perangkat lunak cerdas
  • fitur cerdas (misalnya, protokol data)
  • Mudah dan aman untuk beroperasi
  • biaya pemeliharaan yang rendah
  • CIP (bersih-di-tempat)

Tabel di bawah ini memberi Anda indikasi perkiraan kapasitas pemrosesan ultrasonikator kami:

Batch Volume Flow Rate Direkomendasikan perangkat
1 hingga 500mL 10-200mL/min UP100H
10-2000mL 20 hingga 400mL/min UP200Ht, UP400St
0.1 hingga 20L 0.2 sampai 4L/min UIP2000hdT
10 sampai 100L 2-10L/min UIP4000hdT
15 hingga 150L 3 hingga 15L / menit UIP6000hdT
n.a. 10 sampai 100L/menit UIP16000
n.a. kristal yang lebbig cluster UIP16000

Hubungi Kami! / Tanya Kami!

Meminta informasi lebih lanjut

Silakan gunakan formulir di bawah ini untuk meminta informasi tambahan tentang prosesor ultrasonik, aplikasi dan harga. Kami akan senang untuk mendiskusikan proses Anda dengan Anda dan menawarkan sistem ultrasonik yang memenuhi kebutuhan Anda!









Harap dicatat bahwa Kebijakan pribadi.


Dalam klip pendek di atas, ultrasonicator UP50H digunakan untuk membentuk hidrogel menggunakan gelator dengan berat molekul rendah. Hasilnya adalah hidrogel supramolekuler penyembuhan diri.
(Studi dan film: Rutgeerts et al., 2019)
Dispersi ultrasonik nanopartikel silika menjadi hidrogel: Hielscher homogenizer ultrasonik UP400St membubarkan nanopartikel silika dengan cepat dan efisien menjadi nanogel seragam dengan multi-fungsi.

Dispersi Ultrasonik Nanopartikel dalam Hidrogel menggunakan ultrasonicator UP400St

Gambar Mini Video



Literatur/referensi

Fakta-fakta yang Patut Diketahui

Protokol untuk Sintesis Sonokimia Nanopartikel ZnO

ZnO NPs disintesis menggunakan metode presipitasi kimia di bawah pengaruh iradiasi ultrasound. Dalam prosedur yang khas, seng asetat dihidrat (Zn(CH3COO)2·2H2O) sebagai prekursor, dan larutan amonia 30-33% (NH3) dalam larutan berair (NH4OH) sebagai zat pereduksi, digunakan. Nanopartikel ZnO diproduksi dengan melarutkan jumlah seng asetat yang sesuai dalam 100 mL air deionisasi untuk menghasilkan 0,1 M larutan ion seng. Selanjutnya, larutan ion seng mengalami iradiasi gelombang ultrasonik menggunakan Hielscher UP400S (400 W, 24 kHz, Berlin, Jerman) pada amplitudo 79% dan siklus 0,76 selama 5 menit pada suhu 40 ◦C. Kemudian, larutan amonia ditambahkan setetes demi setetes ke larutan ion seng di bawah pengaruh gelombang ultrasonik. Setelah beberapa saat, NPs ZnO mulai mengendap dan tumbuh, dan larutan amonia terus ditambahkan sampai curah hujan lengkap ZnO NPs terjadi.
NPs ZnO yang diperoleh dicuci menggunakan air deionisasi beberapa kali dan ditinggalkan untuk mengendap. Secara posterior, endapan yang diperoleh dikeringkan pada suhu kamar.
(Ismail dkk., 2021)

Apa itu Nanogel?

Nanogel atau hidrogel nanokomposit adalah jenis hidrogel yang menggabungkan nanopartikel, biasanya dalam kisaran 1-100 nanometer, ke dalam strukturnya. Nanopartikel ini dapat berupa organik, anorganik, atau kombinasi keduanya.
Nanogel dibentuk melalui proses yang dikenal sebagai ikatan silang, yang melibatkan ikatan kimia rantai polimer untuk membentuk jaringan tiga dimensi. Karena pembentukan hidrogel dan nanogel membutuhkan pencampuran menyeluruh untuk menghidrasi struktur polimer, untuk mempromosikan ikatan silang dan untuk menggabungkan nanopartikel, ultrasonikasi adalah teknik yang sangat berkhasiat untuk produksi hidrogel dan nanogel. Jaringan hidrogel dan nanogel mampu menyerap air dalam jumlah besar, membuat nanogel sangat terhidrasi dan dengan demikian cocok untuk berbagai aplikasi seperti pengiriman obat, rekayasa jaringan, dan biosensor.
Hidrogel nanogel biasanya terdiri dari nanopartikel, seperti silika atau partikel polimer, yang tersebar di seluruh matriks hidrogel. Nanopartikel ini dapat disintesis melalui berbagai metode, termasuk polimerisasi emulsi, polimerisasi emulsi terbalik, dan sintesis sol-gel. Polimerisasi dan sintesis sol-gel ini sangat diuntungkan dari agitasi ultrasonik.
Hidrogel nanokomposit, di sisi lain, terdiri dari kombinasi hidrogel dan nanofiller, seperti tanah liat atau graphene oxide. Penambahan nanofiller dapat meningkatkan sifat mekanik dan fisik hidrogel, seperti kekakuan, kekuatan tarik, dan ketangguhannya. Di sini, kapasitas dispersi sonikasi yang kuat memfasilitasi distribusi nanopartikel yang seragam dan stabil ke dalam matriks hidrogel.
Secara keseluruhan, hidrogel nanogel dan nanokomposit memiliki berbagai aplikasi potensial di bidang-bidang seperti biomedis, remediasi lingkungan, dan penyimpanan energi karena sifat dan fungsinya yang unik.

Aplikasi Nanogel untuk Perawatan Medis

Jenis Nanogel obat penyakit Aktivitas Referensi
Nanogel PAMA-DMMA doxorubicin Kanker Peningkatan laju pelepasan karena nilai pH menurun. Sitotoksisitas yang lebih tinggi pada pH 6,8 dalam studi viabilitas sel Du et al. (2010)
Nanogel berbasis kitosan dihiasi dengan hyaluronate Fotosensitizer seperti tetra-fenil-porfirin-tetra-sulfonat (TPPS4), tetra-fenil-klorin-tetra-karboksilat (TPCC4), dan klorin e6 (Ce6) Gangguan rematik Cepat diambil (4 jam) oleh makrofag dan terakumulasi dalam sitoplasma dan organelnya Schmitt dkk. (2010)
Nanopartikel PCEC dalam hidrogel Pluronic Lidokain Anestesi lokal Menghasilkan anestesi infiltrasi tahan lama sekitar 360 menit Yin dkk. (2009)
Poli (asam laktida-ko-glikolat) dan nanopartikel kitosan tersebar dalam gel HPMC dan Karbopol Spantide II Dermatitis kontak alergi dan gangguan inflamasi kulit lainnya Potensi nanogelinncreases untuk pengiriman perkutan spantide II Punit dkk. (2012)
nanogel polivinil pirroliton-poli (asam akrilat) (PVP/PAAc) yang sensitif terhadap pH Pilocarpine Pertahankan konsentrasi pilocarpine yang memadai di lokasi aksi untuk jangka waktu yang lama Abd El-Rehim dkk. (2013)
Poli ikatan silang (etilen glikol) dan polietilenimin Oligonukleotida Penyakit neurodegeneratif Secara efektif diangkut melintasi BBB. Kemanjuran transportasi semakin meningkat ketika permukaan nanogel dimodifikasi dengan transferin atau insulin Vinogradov et al. (2004)
Nanogel pullulan bantalan kolesterol Rekombinan murine interleukine-12 Imunoterapi tumor Nanogel rilis berkelanjutan Farhana dkk. (2013)
Poli(N-isopropylacrylamide) dan kitosan Pengobatan kanker hipertermia dan pengiriman obat yang ditargetkan Termosensitif dimodifikasi secara magnetis Farhana dkk. (2013)
Jaringan bercabang silang polietilen dan PEG Polyplexnanogel Fludarabine Kanker Peningkatan aktivitas dan penurunan sitotoksisitas Farhana dkk. (2013)
Nanogel biokompatibel dari pullulan yang mengandung kolesterol Sebagai pendamping buatan Pengobatan penyakit Alzheimer Menghambat agregasi protein β amiloid Ikeda dkk. (2006)
Nanogel DNA dengan foto cross-linking Materi genetik Terapi gen Pengiriman DNA plasmid yang terkontrol Lee dkk. (2009)
Gel nanopartikel hibrida karbopol/seng oksida (ZnO) Nanopartikel ZnO Aktivitas antibakteri, penghambat bakteri Ismail dkk. (2021)

Tabel diadaptasi dari Swarnali et al., 2017


Ultrasonics kinerja tinggi! Rangkaian produk Hielscher mencakup spektrum penuh dari ultrasonicator laboratorium kompak di atas unit bench-top hingga sistem ultrasonik industri penuh.

Hielscher Ultrasonics memproduksi homogenizers ultrasonik kinerja tinggi dari laboratorium hingga ukuran industri.

Kami akan dengan senang hati mendiskusikan proses Anda.

Mari kita hubungi.