Hielscher Ultrasonics
Kami akan dengan senang hati mendiskusikan proses Anda.
Hubungi kami: +49 3328 437-420
Kirimkan email kepada kami: info@hielscher.com

C60 Polihidroksilasi Ultrasonik (Fullerenol)

  • Fullerene C60 polihidroksilasi yang larut dalam air, yang disebut fullerenol atau fullerol, adalah pemulung radikal bebas yang kuat dan oleh karena itu digunakan sebagai antioksidan dalam suplemen dan obat-obatan.
  • Hidroksilasi ultrasonik adalah reaksi satu langkah yang cepat dan sederhana, yang digunakan untuk menghasilkan C60 polihidroksilasi yang larut dalam air.
  • C60 yang larut dalam air yang disintesis secara ultrasonik memiliki kualitas unggul dan digunakan untuk aplikasi farmasi dan kinerja tinggi.

Sintesis Satu Langkah Ultrasonik Polyhydrolxylated C60

Kavitasi ultrasonik adalah teknik unggul untuk menghasilkan fullerene C60 polihidroksilasi berkualitas tinggi, yang larut dalam air dan karenanya dapat digunakan dalam berbagai aplikasi di bidang farmasi, kedokteran, dan industri. Afreen et al (2017) telah mengembangkan sintesis ultrasonik yang cepat dan sederhana dari C60 polihidroksilasi bebas kontaminasi (juga dikenal sebagai fullerenol atau fullerol). Reaksi satu langkah ultrasonik menggunakan H2O2 dan bebas dari penggunaan reagen hidroksilasi tambahan, yaitu NaOH, H2SO4, dan katalis transfer fase (PTC), yang menyebabkan kotoran dalam fullerenol yang disintesis. Ini membuat sintesis fullerenol ultrasonik adalah pendekatan yang lebih bersih untuk menghasilkan fullerenol; pada saat yang sama, ini adalah cara yang lebih mudah dan lebih cepat untuk menghasilkan C60 berkualitas tinggi yang larut dalam air.

Hidroksilasi ultrasonik C60 untuk menghasilkan c60 yang larut dalam air (fullerenol)

Jalur reaksi yang mungkin dalam sintesis fullerenol dengan bantuan ultrasound dengan adanya dil. H2O2 (30%).
sumber: Afreen et al. 2017

Sintesis Ultrasonik C60 yang Larut dalam Air – Langkah demi Langkah

UP200St - 200W prosesor ultrasonik yang kuatUntuk persiapan C60 polihidroksilasi yang cepat, sederhana, dan hijau, yang larut dalam air, 200 mg C60 murni ditambahkan ke 20mL 30% H2O2 dan disonikasi dengan model sonikator UP200Ht atau UP200St. Parameter sonikasi adalah amplitudo 30%, 200 W pada mode berdenyut selama 1 jam pada suhu kamar. Bejana reaksi ditempatkan ke dalam penangas air sirkulator berpendingin untuk mempertahankan suhu di dalam bejana pada suhu sekitar. Sebelum sonikasi, C60 tidak dapat bercampur dalam H2O2 berair dan merupakan campuran heterogen tidak berwarna, yang berubah menjadi warna coklat muda setelah 30 menit ultrasonikasi. Selanjutnya, dalam 30 menit ultrasonikasi berikutnya berubah menjadi dispersi coklat gelap sepenuhnya.
Donor hidroksil: Kavitasi yang dihasilkan secara ultrasonik (= akustik) yang intens menciptakan radikal seperti cOH, cOOH dan cH dari molekul H2O dan H2O2. Penggunaan H2O2 dalam media berair adalah pendekatan yang lebih efisien untuk memperkenalkan gugus –OH ke kandang C60 daripada hanya menggunakan H2O untuk sintesis fullerenol. H2O2 memainkan peran penting dalam intensifikasi hidroksilasi ultrasonik.

Hidroksilasi ultrasonik C60 menggunakan dil. H2O2 (30%) adalah reaksi satu langkah yang mudah dan cepat untuk menyiapkan fullerenol. Hanya membutuhkan waktu yang singkat untuk reaksi, reaksi ultrasonik menawarkan pendekatan hijau dan bersih dengan kebutuhan energi yang rendah, menghindari penggunaan reagen beracun atau korosif untuk sintesis, dan mengurangi jumlah pelarut yang diperlukan untuk pemisahan dan pemurnian C60 (OH)8.∙2H2O.

Prosesor ultrasonik UP400St (400W) untuk homogenisasi, dispersi, emulsifikasi, dan aplikasi sonokimia.

UP400St (400W, 24kHz) adalah disperser ultrasonik yang kuat

Permintaan Informasi




Perhatikan Kebijakan Privasi.




Jalur Polihidroksilasi Ultrasonik

Ketika gelombang ultrasound yang intens digabungkan menjadi cairan, siklus tekanan rendah / tekanan tinggi yang bergantian menciptakan gelembung vakum dalam cairan. Gelembung vakum tumbuh selama beberapa siklus sampai tidak dapat menyerap lebih banyak energi, sehingga runtuh dengan keras. Selama runtuhnya gelembung, efek fisik ekstrem seperti perbedaan suhu dan tekanan tinggi, gelombang kejut, microjet, turbulensi, gaya geser, dll. Fenomena ini dikenal sebagai ultrasonik atau kavitasi akustik. Kekuatan kavitasi ultrasonik yang kuat ini menguraikan molekul menjadi radikal cOH dan cOOH55.
Afreen et al. (2017) berasumsi bahwa reaksi dapat berkembang dalam dua jalur secara bersamaan. Radikal cOH sebagai spesies oksigen reaktif (ROS) menempel pada sangkar C60 untuk menghasilkan fullerenol (Jalur I), dan/atau radikal –OH dan cOOH menyerang ikatan rangkap C60 yang kekurangan elektron dalam reaksi nukleofilik dan ini mengarah pada pembentukan fullerene epoksida [C60On] sebagai perantara pada tahap pertama (Jalur II) yang mirip dengan mekanisme reaksi Bingel. Selanjutnya, serangan berulang cOH (atau cOOH) pada C60O melalui reaksi SN2 menghasilkan fullerene atau fullerenol yang dihidroksilasi.
Epoksidasi berulang dapat terjadi yang menghasilkan gugus epoksida berturut-turut misalnya, C60O2 dan C60O3. Gugus epoksida ini bisa menjadi kandidat yang mungkin untuk menghasilkan zat antara lain misalnya epoksida fullerene terhidroksilasi selama sonolisis (= dekomposisi sonokimia). Selain itu, pembukaan cincin berikutnya dari C60(OH)xOy dengan cOH dapat mengakibatkan pembentukan fullerenol. Pembentukan zat antara ini selama sonolisis H2O2 atau H2O dengan adanya C60 tidak dapat dihindari, dan kehadirannya dalam fullerenol akhir (meskipun dalam jumlah kecil) tidak dapat diperhatikan. Namun, karena mereka hanya hadir dalam jumlah kecil dalam fullerenol, mereka tidak diharapkan menyebabkan dampak yang signifikan. [Afreen dkk., 2017]

Sonic Kinerja Tinggi untuk Dispersi Fullerene

Hielscher Ultrasonics memasok sonicator tipe probe untuk kebutuhan spesifik Anda: Apakah Anda ingin sonikasi volume kecil pada skala laboratorium atau menghasilkan aliran volume besar pada skala industri, portofolio Hielscher dari sonicator berkinerja tinggi menawarkan solusi sempurna untuk dispersi fullerene Anda. Output daya tinggi, penyesuaian yang tepat, dan keandalan ultrasonicator kami memastikan bahwa persyaratan proses Anda terpenuhi. Layar sentuh digital dan perekaman data otomatis dari parameter ultrasonik pada kartu SD terintegrasi membuat pengoperasian dan kontrol perangkat ultrasonik kami sangat ramah pengguna.
Kekokohan peralatan ultrasonik Hielscher memungkinkan pengoperasian 24/7 pada tugas berat dan di lingkungan yang menuntut.
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
n.a. 10 sampai 100L/menit UIP16000
n.a. kristal yang lebbig cluster UIP16000

Hubungi Kami! / Tanya Kami!

Minta informasi lebih lanjut

Silakan gunakan formulir di bawah ini, jika Anda ingin meminta informasi tambahan tentang ultrasonik homogenisasi. Kami akan sangat senang untuk menawarkan Anda sebuah sistem ultrasonik yang memenuhi persyaratan.









Harap perhatikan kami Kebijakan Privasi.




Hielscher Ultrasonics memproduksi ultrasonicators berkinerja tinggi untuk aplikasi sonokimia.

Prosesor ultrasonik berdaya tinggi dari laboratorium hingga skala percontohan dan industri.



Literatur / Referensi

  • Sadia Afreen, Kasturi Muthoosamy, Sivakumar Manickam (2018): Kimia Sono-nano: Era baru sintesis nanomaterial karbon polihidroksilasi dengan gugus hidroksil dan aspek industrinya. Ultrasonik Sonokimia 2018.
  • Sadia Afreen, Kasturi Muthoosamy, Sivakumar Manickam (2017): Hidrasi atau hidroksilasi: sintesis langsung fullerenol dari fullerene murni [C60] melalui kavitasi akustik dengan adanya hidrogen peroksida. RSC Adv., 2017, 7, 31930–31939.
  • Grigory V. Andrievsky, Vadim I. Bruskov, Artem A. Tykhomyrov, Sergey V. Gudkov (2009): Keunikan efek antioksidan dan radioprotektif dari nanostucture C60 fullerene terhidrasi secara in vitro dan in vivo. Biologi Radikal Bebas & Kedokteran 47, 2009. 786–793.
  • Mihajlo Gigov, Borivoj Adnađević, Borivoj Adnađević, Jelena D. Jovanovic (2016): Pengaruh medan ultrasonik pada kinetika isotermal polihidroksilasi fullerene. Ilmu Sintering 2016, 48(2):259-272.
  • Hirotaka Yoshioka, Naoko Yui, Kanaka Yatabe, Hiroto Fujiya, Haruki Musha, Hisateru Niki, Rie Karasawa, Kazuo Yudoh (2016): Fullerene C60 polihidroksilasi mencegah aktivitas katabolik kondrosit pada konsentrasi nanomolar pada osteoartritis. Jurnal Osteoartritis 2016, 1:115.

[/beralih]

Fakta-fakta yang Patut Diketahui

C60 Fullerene

C60 fullerene (juga dikenal sebagai buckyball atau Buckminster fullerene) adalah molekul yang dibangun dari 60 atom karbon, disusun sebagai 12 segi lima dan 20 segi enam. Bentuk molekul C60 menyerupai bola sepak. C60 fullerens adalah antioksidan tidak beracun yang menunjukkan potensi 100-1000 lebih tinggi daripada vitamin E. Meskipun C60 sendiri tidak larut dalam air, banyak turunan fullerene yang sangat larut dalam air seperti fullenerol telah disintesis.
C60 fullerens digunakan sebagai antioksidan dan sebagai biofarmasi. Aplikasi lain termasuk ilmu material, fotovoltaik organik (OPV), katalis, dalam pemurnian air dan perlindungan biohazard, daya portabel, kendaraan dan perangkat medis.

Kelarutan C60 murni:

  • dalam air: tidak larut
  • dalam dimetil sulfoksida (DMSO): tidak larut
  • Dalam toluena: larut
  • dalam benzena: larut
Struktur permukaan c60 fullerene (Buckminster fullerenes, buckyballs)

Struktur permukaan fullerene C60
sumber: Yoshioka et al. 2016

Polihidroksilasi C60 / Fullenerols

Fullernerol atau fullerol adalah molekul C60 polihidroksilasi (terhidrasi C60 fullerene: C60HyFn). Reaksi hidrolisasi memperkenalkan gugus hidroksil (-OH) ke molekul C60. Molekul C60 dengan lebih dari 40 gugus hidroksil memiliki kelarutan air yang lebih tinggi (>50 mg/mL). Ini ada sebagai nanopartikel monodisperse dalam air, dan memiliki efek pemolesan yang gagah berani. Mereka menunjukkan sifat antioksidan dan anti-inflamasi yang unggul. Fullerene polihidroksilasi (fullerenol; C60(OH)n) dapat dilarutkan dalam beberapa alkohol dan kemudian diendamkan dalam proses elektrokimia, menciptakan film nanokarbon pada anoda. Film fullerenol digunakan sebagai lapisan biokompatibel, lembam terhadap objek biologis dan dapat memfasilitasi integrasi objek non-biologis ke dalam jaringan tubuh.
Kelarutan Fullenerol:

  • dalam air: larut, dapat mencapai >50 mg/mL
  • dalam dimetil sulfoksida (DMSO): larut
  • dalam metanol: sedikit larut
  • Dalam toluena: tidak larut
  • dalam benzena: tidak larut

Warna: Fullerenol yang mengandung lebih dari 10 kelompok –OH menunjukkan warna coklat tua. Dengan meningkatnya jumlah kelompok –OH, warna secara bertahap bergeser dari coklat tua menjadi kuning.

C60 yang larut dalam air, polihidroksilasi dapat disintesis menggunakan ultrasonik

Kelarutan Kelarutan C60(OH)8.2H2O dibandingkan dengan C60 dalam pelarut yang berbeda. sumber: Afreen et al. 2017

Aplikasi dan Penggunaan Fullerenols:

  1. Farmasi: Reagen diagnostik, obat super, kosmetik, resonansi magnetik nuklir (NMR) dengan pengembang. Afinitas DNA, obat anti-HIV, obat anti-kanker, obat kemoterapi, aditif kosmetik dan penelitian ilmiah. Dibandingkan dengan bentuk murni, fullerene polihidroksilasi memiliki lebih banyak aplikasi potensial karena kelarutan airnya yang ditingkatkan. Telah ditemukan bahwa fullerol dapat mengurangi kardiotoksisitas beberapa obat dan menghambat HIV-protease, virus hepatitis C dan pertumbuhan sel yang tidak normal. Selain itu, mereka menunjukkan kemampuan pembersihan radikal bebas yang sangat baik terhadap spesies oksigen reaktif dan radikal dalam kondisi fisiologis.
  2. Energi: Baterai surya, sel bahan bakar, baterai sekunder.
  3. Industri: Bahan tahan aus, bahan tahan api, pelumas, aditif polimer, membran berkinerja tinggi, katalis, berlian buatan, paduan keras, cairan kental listrik, filter tinta, pelapis berkinerja tinggi, pelapis tahan api, pembuatan bahan bioaktif, bahan memori, molekuler tertanam dan karakteristik lainnya, bahan komposit dll.
  4. Industri informasi: Media rekaman semikonduktor, bahan magnetik, tinta cetak, toner, tinta, kertas tujuan khusus.
  5. Bagian elektronik: Semikonduktor superkonduktor, dioda, transistor, induktor.
  6. Bahan optik, kamera elektronik, tabung tampilan fluoresensi, bahan optik nonlinier.
  7. Lingkungan: Adsorpsi gas, penyimpanan gas.

Kami akan dengan senang hati mendiskusikan proses Anda.

Let's get in contact.