ულტრაბგერითი პოლიჰიდროქსილირებული C60 (ფულერენოლი)
- წყალში ხსნადი პოლიჰიდროქსილირებული C60 ფულერენი, რომელსაც ეწოდება ფულერენოლი ან ფულეროლი, არის ძლიერი თავისუფალი რადიკალების გამწმენდი და ამიტომ გამოიყენება როგორც ანტიოქსიდანტი დანამატებში და ფარმაცევტულ პროდუქტებში.
- ულტრაბგერითი ჰიდროქსილაცია არის სწრაფი და მარტივი ერთსაფეხურიანი რეაქცია, რომელიც გამოიყენება წყალში ხსნადი პოლიჰიდროქსილირებული C60-ის წარმოებისთვის.
- ულტრაბგერითი სინთეზირებული წყალში ხსნადი C60 აქვს უმაღლესი ხარისხი და გამოიყენება ფარმაცევტული და მაღალი ხარისხის აპლიკაციებისთვის.
პოლიჰიდროლქსილირებული C60-ის ულტრაბგერითი ერთსაფეხურიანი სინთეზი
ულტრაბგერითი კავიტაცია არის უმაღლესი ტექნიკა მაღალი ხარისხის პოლიჰიდროქსილირებული C60 ფულერენების წარმოებისთვის, რომლებიც წყალში ხსნადია და, შესაბამისად, მათი გამოყენება შესაძლებელია ფარმაცევტულ, მედიცინასა და მრეწველობაში სხვადასხვა აპლიკაციებში. Afreen-მა და სხვებმა (2017) შეიმუშავეს დაბინძურებისგან თავისუფალი პოლიჰიდროქსილირებული C60-ის სწრაფი და მარტივი ულტრაბგერითი სინთეზი (ასევე ცნობილია როგორც ფულერენოლი ან ფულეროლი). ულტრაბგერითი ერთსაფეხურიანი რეაქცია იყენებს H2O2-ს და თავისუფალია დამატებითი ჰიდროქსილატორული რეაგენტების, ანუ NaOH, H2SO4 და ფაზის გადაცემის კატალიზატორების (PTC) გამოყენებისგან, რომლებიც იწვევენ მინარევებს სინთეზირებულ ფულერენოლში. ეს ხდის ულტრაბგერითი ფულერენოლის სინთეზს უფრო სუფთა მიდგომას ფულერენოლის წარმოებისთვის; ამავდროულად, ეს არის უფრო მარტივი და სწრაფი გზა მაღალი ხარისხის, წყალში ხსნადი C60-ის დასამზადებლად.
შესაძლო რეაქციის გზები ფულერენოლის ულტრაბგერითი დახმარებით სინთეზში დილის თანდასწრებით. H2O2 (30%).
წყარო: Afreen et al. 2017 წელი
წყალში ხსნადი C60 ულტრაბგერითი სინთეზი – Ნაბიჯ - ნაბიჯ
პოლიჰიდროქსილირებული C60-ის სწრაფი, მარტივი და მწვანე მომზადებისთვის, რომელიც წყალში ხსნადია, 200 მგ სუფთა C60 ემატება 20 მლ 30% H2O2-ს და ხდება სონიკატორის მოდელებით. UP200Ht ან UP200 ქ. სონიკაციის პარამეტრები იყო 30% ამპლიტუდა, 200 W პულსირებულ რეჟიმში 1 საათის განმავლობაში ოთახის ტემპერატურაზე. რეაქციის ჭურჭელი მოთავსებულია მაცივარ ცირკულატორის წყლის აბაზანაში, რათა შეინარჩუნოს ტემპერატურა ჭურჭლის შიგნით გარემოს ტემპერატურაზე. გაჟღერებამდე C60 შეურევია წყალში H2O2 და წარმოადგენს უფერო ჰეტეროგენულ ნარევს, რომელიც ულტრაბგერითი დამუშავების შემდეგ 30 წუთის შემდეგ ღია ყავისფერ ფერს იღებს. შემდგომში, ულტრაბგერითი გამოკვლევის მომდევნო 30 წუთში ის იქცევა სრულიად მუქ ყავისფერ დისპერსიად.
ჰიდროქსილის დონორი: ინტენსიური ულტრაბგერითი წარმოქმნილი (= აკუსტიკური) კავიტაცია ქმნის რადიკალებს, როგორიცაა cOH, cOOH და cH H2O და H2O2 მოლეკულებისგან. H2O2-ის გამოყენება წყალსაშუალებებში უფრო ეფექტური მიდგომაა –OH ჯგუფების C60 გალიაში შესაყვანად, ვიდრე მხოლოდ H2O-ს გამოყენება ფულერენოლის სინთეზისთვის. H2O2 მნიშვნელოვან როლს ასრულებს ულტრაბგერითი ჰიდროქსილაციის გაძლიერებაში.
C60-ის ულტრაბგერითი ჰიდროქსილაცია დილ. H2O2 (30%) არის მარტივი და სწრაფი ერთსაფეხურიანი რეაქცია ფულერენოლის მოსამზადებლად. რეაქციისთვის საჭიროა მხოლოდ მოკლე დრო, ულტრაბგერითი რეაქცია გვთავაზობს მწვანე და სუფთა მიდგომას დაბალი ენერგეტიკული მოთხოვნით, თავიდან აიცილებს ნებისმიერი ტოქსიკური ან კოროზიული რეაგენტის გამოყენებას სინთეზისთვის და ამცირებს გამხსნელების რაოდენობას, რომლებიც საჭიროა გამოყოფისა და გაწმენდისთვის. C60 (OH)8∙2სთ2ო.
UP400St (400W, 24kHz) არის ძლიერი ულტრაბგერითი დისპერსერი
ულტრაბგერითი პოლიჰიდროქსილირების გზა
როდესაც ინტენსიური ულტრაბგერითი ტალღები წყვილდება სითხეში, დაბალი წნევის / მაღალი წნევის ციკლების მონაცვლეობა ქმნის ვაკუუმურ ბუშტებს სითხეში. ვაკუუმის ბუშტები იზრდება რამდენიმე ციკლის განმავლობაში, სანამ ისინი ვერ შთანთქავენ მეტ ენერგიას, ასე რომ ისინი ძალადობრივად იშლება. ბუშტის კოლაფსის დროს ექსტრემალური ფიზიკური ეფექტები, როგორიცაა მაღალი ტემპერატურისა და წნევის დიფერენციაციები, დარტყმითი ტალღები, მიკროჯეტები, ტურბულენტები, ათვლის ძალები და ა.შ. ეს ფენომენი ცნობილია როგორც ულტრაბგერითი ან აკუსტიკური კავიტაციაულტრაბგერითი კავიტაციის ეს ინტენსიური ძალები ანადგურებს მოლეკულებს cOH და cOOH55 რადიკალებად.
აფრენი და სხვ. (2017) ვივარაუდოთ, რომ რეაქცია შეიძლება განვითარდეს ერთდროულად ორ გზაზე. cOH რადიკალები, როგორც რეაქტიული ჟანგბადის სახეობები (ROS) მიმაგრებულია C60 გალიაში, რათა მისცეს ფულერენოლი (I გზა), და/ან –OH და cOOH რადიკალები თავს ესხმიან ელექტრონის დეფიციტს C60 ორმაგ ბმებს ნუკლეოფილურ რეაქციაში და ეს იწვევს ფულერენის ეპოქსიდის წარმოქმნას. [C60On] როგორც შუამავალი პირველ ეტაპზე (გზა II), რომელიც მსგავსია ბინგელის რეაქციის მექანიზმის. გარდა ამისა, cOH (ან cOOH) განმეორებითი შეტევა C60O-ზე SN2 რეაქციის საშუალებით იწვევს პოლიჰიდროქსილირებულ ფულერენს ან ფულერენოლს.
შეიძლება მოხდეს განმეორებითი ეპოქსიდაცია, რომელიც წარმოქმნის თანმიმდევრულ ეპოქსიდის ჯგუფებს, მაგ., C60O2 და C60O3. ეს ეპოქსიდის ჯგუფები შეიძლება იყვნენ სხვა შუალედური ნივთიერებების წარმოქმნის შესაძლო კანდიდატები, მაგ. ჰიდროქსილირებული ფულერენის ეპოქსიდი სონოლიზის დროს (= სონოქიმიური დაშლა). გარდა ამისა, C60(OH)xOy-ის შემდგომი რგოლის გახსნამ cOH-ით შეიძლება გამოიწვიოს ფულერენოლის წარმოქმნა. ამ შუალედური ნივთიერებების ფორმირება H2O2 ან H2O სონოლიზის დროს C60-ის თანდასწრებით გარდაუვალია და მათი არსებობა საბოლოო ფულერენოლში (თუმცა მცირე რაოდენობით) არ შეიძლება შეუმჩნეველი დარჩეს. თუმცა, იმის გამო, რომ ისინი ფულერენოლში მხოლოდ კვალი რაოდენობითაა წარმოდგენილი, მოსალოდნელია, რომ არ გამოიწვიონ რაიმე მნიშვნელოვანი გავლენა. [Afreen et al., 2017]
მაღალი წარმადობის სონიკატორები ფულერენის დისპერსიისთვის
Hielscher Ultrasonics აწვდის ზონდის ტიპის სონიკატორებს თქვენი სპეციფიკური მოთხოვნებისთვის: თუ გსურთ მცირე მოცულობების ზონირება ლაბორატორიული მასშტაბით ან დიდი მოცულობის ნაკადის წარმოება სამრეწველო მასშტაბით, მაღალი ხარისხის sonicators-ის Hielscher-ის პორტფოლიო გთავაზობთ სრულყოფილ გადაწყვეტას თქვენი ფულერენის დისპერსიისთვის. მაღალი სიმძლავრის გამომუშავება, ზუსტი რეგულირება და ჩვენი ულტრაბგერითების საიმედოობა უზრუნველყოფს თქვენი პროცესის მოთხოვნების შესრულებას. ციფრული სენსორული ეკრანები და ულტრაბგერითი პარამეტრების მონაცემთა ავტომატური ჩაწერა ინტეგრირებულ SD ბარათზე ხდის ჩვენი ულტრაბგერითი მოწყობილობების მუშაობას და კონტროლს ძალიან მოსახერხებელი მომხმარებლისთვის.
Hielscher ულტრაბგერითი აღჭურვილობის გამძლეობა იძლევა 24/7 მუშაობის საშუალებას მძიმე მოვალეობებში და მომთხოვნ გარემოში.
ქვემოთ მოყვანილი ცხრილი გვიჩვენებს ჩვენი ულტრაბგერითი აპარატების სავარაუდო დამუშავების შესაძლებლობებს:
| სურათების მოცულობა | Დინების სიჩქარე | რეკომენდებული მოწყობილობები |
|---|---|---|
| 1-დან 500 მლ-მდე | 10-დან 200 მლ/წთ-მდე | UP100H |
| 10-დან 2000 მლ-მდე | 20-დან 400 მლ/წთ-მდე | UP200Ht, UP400 ქ |
| 0.1-დან 20ლ-მდე | 0.2-დან 4ლ/წთ-მდე | UIP2000hdT |
| 10-დან 100 ლ-მდე | 2-დან 10ლ/წთ-მდე | UIP4000hdT |
| na | 10-დან 100ლ/წთ-მდე | UIP16000 |
| na | უფრო დიდი | კასეტური UIP16000 |
Დაგვიკავშირდით! / Გვკითხე ჩვენ!
მაღალი სიმძლავრის ულტრაბგერითი პროცესორები ლაბორატორიიდან პილოტამდე და სამრეწველო მასშტაბით.
ლიტერატურა/ცნობარი
- Sadia Afreen, Kastur Muthoosamy, Sivakumar Manickam (2018): სონო-ნანო ქიმია: პოლიჰიდროქსილირებული ნახშირბადის ნანომასალების სინთეზის ახალი ერა ჰიდროქსილის ჯგუფებთან და მათ ინდუსტრიულ ასპექტებთან. ულტრაბგერითი სონოქიმია 2018 წ.
- Sadia Afreen, Kastur Muthoosamy, Sivakumar Manickam (2017): ჰიდრატაცია ან ჰიდროქსილაცია: ფულერენოლის პირდაპირი სინთეზი ხელუხლებელი ფულერენისგან [C60] აკუსტიკური კავიტაციის მეშვეობით წყალბადის ზეჟანგის თანდასწრებით. RSC Adv., 2017, 7, 31930–31939.
- გრიგორი ვ. ანდრიევსკი, ვადიმ ი. ბრუსკოვი, არტემ ა. ტიხომიროვი, სერგეი ვ. გუდკოვი (2009): ჰიდრატირებული C60 ფულერენის ნანოსსტრუქტურების ანტიოქსიდანტური და რადიოპროტექტორული ეფექტების თავისებურებები in vitro და in vivo. თავისუფალი რადიკალური ბიოლოგია & მედიცინა 47, 2009. 786–793.
- Mihajlo Gigov, Borivoj Adnađević, Borivoj Adnađević, Jelena D. Jovanovic (2016): ულტრაბგერითი ველის ეფექტი ფულერენის პოლიჰიდროქსილაციის იზოთერმული კინეტიკაზე. მეცნიერება აგლომერაციის შესახებ 2016, 48 (2): 259-272.
- Hirotaka Yoshioka, Naoko Yui, Kanaka Yatabe, Hiroto Fujiya, Haruki Musha, Hisateru Niki, Rie Karasawa, Kazuo Yudoh (2016): პოლიჰიდროქსილირებული C60 ფულერენი ხელს უშლის ქონდროციტების კატაბოლურ აქტივობას ოსტეოართრიტის დროს ნანომოლარული კონცენტრაციით. ჟურნალი ოსტეოართრიტი 2016, 1:115.
[/გადართვა]
ფაქტები, რომელთა ცოდნაც ღირს
C60 ფულერენი
C60 ფულერენი (ასევე ცნობილია როგორც ბაკიბოლი ან ბაკმინსტერის ფულერენი) არის მოლეკულა, რომელიც აგებულია 60 ნახშირბადის ატომისგან, მოწყობილი 12 ხუთკუთხედად და 20 ექვსკუთხედად. C60 მოლეკულის ფორმა ფეხბურთის ბურთს წააგავს. C60 ფულერენი არის არატოქსიკური ანტიოქსიდანტი, რომელიც ავლენს 100-1000-ით უფრო მაღალ ეფექტს, ვიდრე ვიტამინი E. მიუხედავად იმისა, რომ თავად C60 არ არის წყალში ხსნადი, ბევრი წყალში ხსნადი ფულერენის წარმოებულები, როგორიცაა ფულენეროლი, სინთეზირებულია.
C60 fullerens გამოიყენება როგორც ანტიოქსიდანტი და როგორც ბიოფარმაცევტული საშუალება. სხვა აპლიკაციები მოიცავს მატერიალურ მეცნიერებას, ორგანულ ფოტოელექტროებს (OPV), კატალიზატორებს, წყლის გაწმენდასა და ბიოჰაფრთხოებისგან დაცვას, პორტატულ ენერგიას, მანქანებსა და სამედიცინო მოწყობილობებს.
სუფთა C60-ის ხსნადობა:
- წყალში: არ იხსნება
- დიმეთილ სულფოქსიდში (DMSO): არ არის ხსნადი
- ტოლუოლში: ხსნადი
- ბენზოლში: ხსნადი
C60 ფულერენების ზედაპირის სტრუქტურა
წყარო: Yoshioka et al. 2016 წელი
პოლიჰიდროქსილირებული C60 / Fullenerols
ფულერნეროლი ან ფულეროლები არის პოლიჰიდროქსილირებული C60 მოლეკულები (ჰიდრატირებული C60 ფულერენი: C60HyFn). ჰიდროლილაციის რეაქცია C60 მოლეკულას აწვდის ჰიდროქსილის ჯგუფებს (-OH). C60 მოლეკულებს 40-ზე მეტი ჰიდროქსილის ჯგუფით აქვთ უფრო მაღალი წყალში ხსნადობა (>50 მგ/მლ). ისინი არსებობს წყალში მონოდისპერსიული ნანონაწილაკების სახით და აქვთ გამბედავი გაპრიალების ეფექტი. მათ აქვთ უმაღლესი ანტიოქსიდანტური და ანთების საწინააღმდეგო თვისებები. პოლიჰიდროქსილირებული ფულერენი (ფულერენოლები; C60(OH)n) შეიძლება გაიხსნას ზოგიერთ სპირტში და შემდეგ დალექოს ელექტროქიმიურ პროცესში, შექმნას ნანოკარბონის ფილმი ანოდზე. ფულერენოლის ფილმები გამოიყენება როგორც ბიოთავსებადი საფარი, ინერტული ბიოლოგიური ობიექტების მიმართ და შეუძლია ხელი შეუწყოს არაბიოლოგიური ობიექტების ინტეგრაციას სხეულის ქსოვილებში.
ფულენეროლის ხსნადობა:
- წყალში: ხსნადი, აღწევს >50 მგ/მლ
- დიმეთილ სულფოქსიდში (DMSO): ხსნადი
- მეთანოლში: ოდნავ ხსნადი
- ტოლუოლში: არ იხსნება
- ბენზოლში: არ იხსნება
ფერი: ფულერენოლი, რომელიც შეიცავს 10-OH-ზე მეტ ჯგუფს, ავლენს მუქ ყავისფერ ფერს. –OH ჯგუფების მზარდი რაოდენობით, ფერი თანდათან იცვლება მუქი ყავისფერიდან ყვითელზე.
ხსნადობა C60(OH)8.2H2O ხსნადობა C60-თან შედარებით სხვადასხვა გამხსნელებში. წყარო: Afreen et al. 2017 წელი
ფულერენოლების გამოყენება და გამოყენება:
- ფარმაცევტული: სადიაგნოსტიკო რეაგენტები, სუპერ წამლები, კოსმეტიკა, ბირთვული მაგნიტური რეზონანსი (NMR) დეველოპერთან ერთად. დნმ-ის აფინურობა, აივ-ის საწინააღმდეგო პრეპარატები, კიბოს საწინააღმდეგო საშუალებები, ქიმიოთერაპიული საშუალებები, კოსმეტიკური დანამატები და სამეცნიერო კვლევა. ხელუხლებელ ფორმასთან შედარებით, პოლიჰიდროქსილირებულ ფულერენებს უფრო მეტი პოტენციური გამოყენება აქვთ წყალში გაძლიერებული ხსნადობის გამო. აღმოჩნდა, რომ ფულეროლს შეუძლია შეამციროს ზოგიერთი წამლის კარდიოტოქსიკურობა და დათრგუნოს აივ-პროტეაზა, C ჰეპატიტის ვირუსი და უჯრედების არანორმალური ზრდა. გარდა ამისა, მათ გამოავლინეს შესანიშნავი თავისუფალი რადიკალების გაწმენდის უნარი რეაქტიული ჟანგბადის სახეობებისა და რადიკალების წინააღმდეგ ფიზიოლოგიურ პირობებში.
- ენერგია: მზის ბატარეა, საწვავის უჯრედი, მეორადი ბატარეა.
- ინდუსტრია: აცვიათ მდგრადი მასალა, ცეცხლგამძლე მასალები, საპოხი მასალები, პოლიმერული დანამატები, მაღალი ხარისხის მემბრანა, კატალიზატორი, ხელოვნური ბრილიანტი, მყარი შენადნობი, ელექტრო ბლანტი სითხე, მელნის ფილტრები, მაღალი ხარისხის საფარები, ხანძარსაწინააღმდეგო საფარი, ბიოაქტიური მასალების წარმოება, მეხსიერება. , ჩაშენებული მოლეკულური და სხვა მახასიათებლები, კომპოზიტური მასალები და ა.შ.
- საინფორმაციო ინდუსტრია: ნახევარგამტარული ჩანაწერი, მაგნიტური მასალები, საბეჭდი მელანი, ტონერი, მელანი, ქაღალდი სპეციალური დანიშნულების.
- ელექტრონული ნაწილები: ზეგამტარი ნახევარგამტარი, დიოდები, ტრანზისტორები, ინდუქტორი.
- ოპტიკური მასალები, ელექტრონული კამერა, ფლუორესცენტური დისპლეის მილი, არაწრფივი ოპტიკური მასალები.
- გარემო: გაზის ადსორბცია, გაზის შენახვა.