초음파를 이용한 나노 복합 하이드로겔 합성

나노 복합 하이드로 겔 또는 나노 겔은 약물 운반체 및 제어 방출 약물 전달 시스템으로서 높은 효율을 갖는 다기능 3D 구조입니다. 초음파는 나노 크기의 고분자 하이드로겔 입자의 분산뿐만 아니라 이러한 고분자 구조에 나노 입자의 후속 포함 / 통합을 촉진합니다.

나노 젤의 초음파 합성

초음파 프로브 형 균질 기 UP400St 나노 복합 하이드로 겔 또는 나노 겔의 분산 및 합성.나노 복합 하이드로 겔은 3 차원 물질 구조이며 특정 기능을 나타내도록 설계 될 수있어 강력한 약물 운반체 및 제어 방출 약물 전달 시스템을 만듭니다. 초음파는 기능화 된 나노 크기의 입자의 합성뿐만 아니라 3 차원 고분자 구조에 나노 입자의 포함 / 통합을 촉진합니다. 초음파 합성 나노 젤이 나노 스케일 코어 내부에 생리 활성 화합물을 가둘 수 있기 때문에,이 나노 크기의 하이드로 젤은 훌륭한 기능을 제공합니다.
나노 겔은 친수성 고분자 네트워크로서 물리적 또는 화학적으로 가교 결합 된 하이드로 겔 나노 입자의 수성 분산액입니다. 고성능 초음파는 나노 분산액을 생산하는 데 매우 효율적이므로 프로브 형 초음파 는 우수한 기능을 갖춘 나노 젤의 빠르고 안정적인 생산을위한 중요한 도구입니다.

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우리의 주의 개인 정보 정책.


초음파 캐비테이션은 하이드로겔과 나노겔(nanocomposite hydrogel) 합성시 가교 및 중합을 촉진한다. 초음파 분산은 하이브리드 하이드로 겔 제조를위한 나노 물질의 균일 한 분포를 용이하게합니다.

초음파 처리기 UIP1000hdT 나노 복합 하이드로겔 합성을 위한 유리 반응기 포함

초음파로 생산 된 나노 젤의 기능

  • 우수한 콜로이드 안정성과 큰 비표면적
  • 나노 입자로 조밀하게 포장 될 수 있습니다.
  • 하이브리드 코어/쉘 나노젤에서 단단하고 부드러운 입자를 결합할 수 있습니다.
  • 높은 수화 잠재력
  • 생체 이용률 촉진
  • 높은 팽창 / 팽창 제거 특성



 
초음파 합성 나노 젤은 수많은 응용 분야와 산업에서 사용됩니다.

  • 제약 및 의료 응용 분야: 예: 약물 운반체, 항균 젤, 항균 상처 드레싱
  • 유전자 전달을 위한 생화학 및 생의학
  • 화학 및 환경 응용 분야의 흡착제/생물 흡착제
  • 조직 공학에서 하이드로겔은 많은 천연 조직의 물리적, 화학적, 전기적 및 생물학적 특성을 모방할 수 있습니다.

사례 연구: 소노케미컬 경로를 통한 아연 나노젤 합성

ZnO NP 및 카보폴 / ZnO 하이브리드 나노 입자 겔의 합성을위한 개략도 순서도. 이 연구에서 초음파 처리기 UP400St는 ZnO 나노 입자 침전 및 나노 겔 형성에 사용되었습니다. (이스마일 외, 2021에서 발췌)ZnO 하이브리드 나노 입자는 간편한 초음파 공정을 통해 카보폴 겔에서 안정화 될 수 있습니다 : 초음파 처리는 아연 나노 입자의 침전을 구동하는 데 사용되며, 이후 카보폴과 초음파로 가교되어 나노 하이드로 겔을 형성합니다.
Ismail et al. (2021)은 손쉬운 초음파 화학적 경로를 통해 산화 아연 나노 입자를 침전시켰다. (여기에서 ZnO 나노 입자의 초음파 화학적 합성을위한 프로토콜을 찾으십시오.).
이어서, 나노입자를 사용하여 ZnO 나노젤을 합성하였다. 따라서, 생성된 ZnO NP를 이중 탈이온수로 헹구었다. 0.5g의 카보폴 940을 300mL의 2배된 탈이온수에 용해시키고, 이어서 새로 세척된 ZnO NP를 첨가하였다. 카보폴은 자연적으로 산성이기 때문에 용액은 pH 값의 중화가 필요하며 그렇지 않으면 두껍지 않습니다. 따라서, 혼합물은 Hielscher 초음파 처리기 UP400S를 사용하여 95의 진폭과 1 시간 동안 95 %의 사이클을 사용하여 연속 초음파 처리를 거쳤다. 그런 다음 중화제로서 트리메틸 아민 (TEA) 50mL (pH를 7로 상승)를 ZnO 백색 겔의 형성이 발생할 때까지 연속 초음파 처리 하에서 적가했다. 카보 폴의 농축은 pH가 중성 pH에 가까울 때 시작되었습니다.
연구팀은 향상된 입자-입자 상호 작용에 의해 나노 젤 형성에 대한 초음파의 매우 긍정적 인 효과를 설명합니다. 반응 혼합물에서 구성 성분의 초음파 개시 분자 교반은 폴리머-용매 상호 작용에 의해 촉진되는 농축 과정을 향상시킵니다. 또한, 초음파 처리는 카보폴의 용해를 촉진합니다. 또한, 초음파 조사는 폴리머 – ZnO NPs 상호 작용을 향상시키고 제조 된 카보폴 / ZnO 하이브리드 나노 입자 겔의 점탄성 특성을 향상시킨다.
위의 개략적 순서도는 ZnO NP 및 카보폴 / ZnO 하이브리드 나노 입자 겔의 합성을 보여줍니다. 이 연구에서 초음파 처리기 UP400St는 ZnO 나노 입자 침전 및 나노 겔 형성에 사용되었습니다. (이스마일 외, 2021에서 발췌)

산화 아연 나노 입자가 로딩 된 초음파 나노 젤.

초음파의 영향하에 화학적 침전 방법에 의해 합성 된 ZnO NPs는 (a) 수용액에 있고, (b) 안정한 카보폴 기반 하이드로 겔로 초음파 분산된다.
(연구 및 사진: 이스마일 외, 2021)

케이스 스타이: 폴리(메타크릴산)/몬모릴로나이트(PMA/nMMT) 나노젤의 초음파 준비

Khan 외(2020)는 초음파 보조 산화 환원 중합을 통해 폴리(메타크릴산)/몬모릴로나이트(PMA/nMMT) 나노복합 하이드로젤의 성공적인 합성을 입증했습니다. 전형적으로, nMMT의 1.0g을 2 시간 동안 초음파로 증류수 50mL에 분산시켜 균질 한 분산액을 형성했다. 초음파 처리는 점토의 분산을 개선하여 하이드로겔의 기계적 특성과 흡착 능력을 향상시킵니다. 메타크릴산 단량체(30 mL)를 현탁액에 적가하였다. 개시제인 암모늄 퍼설페이트(APS)(0.1 M)를 이어서 1.0 mL의 TEMED 촉진제를 혼합물에 첨가하였다. 분산액을 자기 교반기에 의해 50°C에서 4시간 동안 격렬하게 교반하였다. 생성 된 점성 덩어리를 아세톤 세척하고 오븐에서 70 ° C에서 48 시간 동안 건조시켰다. 생성 된 생성물을 분쇄하여 유리 병에 보관하였다. 상이한 나노복합체 겔을 0.5, 1.0, 1.5 및 2.0 g의 양으로 nMMT를 변화시킴으로써 합성하였다. 1.0g의 nMMT를 사용하여 제조 된 나노 복합 하이드로 겔은 나머지 복합 재료보다 우수한 흡착 결과를 나타 냈으므로 추가 흡착 조사에 사용되었습니다.
오른쪽의 SEM-EDX 현미경 사진은 몬모릴로나이트(MMT), 나노-몬모릴로나이트(nMMT), 폴리(메타크릴산)/나노-몬모릴로나이트(PMA/nMMT), 아목시실린(AMX)- 및 디클로페낙(DF)이 로드된 PMA/nMMT로 구성된 나노젤의 원소 및 구조 분석을 보여줍니다. SEM 현미경 사진은 EDX와 함께 1.00KX의 배율로 기록되었습니다.

  • 몬모릴로나이트 (MMT),
  • 나노 - 몬모릴로나이트 (nMMT),
  • 폴리 (메타 크릴 산) / 나노 몬모릴로나이트 (PMA / nMMT),
  • 및 아목시실린 (AMX) 및 디클로페낙 (DF)로드 PMA / nMMT.

원료 MMT는 더 큰 입자의 존재를 나타내는 층상 시트 구조를 빚지고 있음이 관찰된다. 수정 후, MMT 시트는 Si의 제거로 인한 작은 입자로 박리됩니다.2+ 및 Al3+ 팔면체 부위에서. nMMT의 EDX 스펙트럼은 높은 비율의 탄소를 나타내며, 이는 주로 CTAB(C19H42BrN)의 주성분이 탄소(84%)이기 때문에 변형에 사용되는 계면활성제 때문일 수 있습니다. PMA/nMMT는 일관되고 거의 공연속적인 구조를 표시합니다. 또한, 기공이 보이지 않으며, 이는 PMA 매트릭스로의 nMMT의 완전한 각질 제거를 나타낸다. 제약 분자 아목시실린 (AMX) 및 디클로페낙 (DF)으로 흡착 한 후 PMA / nMMT 형태의 변화가 관찰됩니다. 표면은 거친 질감의 증가로 비대칭이됩니다.
점토 기반 나노 크기의 하이드로 겔의 사용 및 기능 : 점토 기반 하이드로 겔 나노 복합체는 생분해 성, 생체 적합성, 경제적 생존력, 풍부함, 높은 비 표면적, 3 차원 네트워크 및 팽창 / 팽창 제거 특성과 같은 점토와 폴리머의 결합 특성으로 인해 수용액에서 무기 및 / 또는 유기 오염 물질을 흡수하기위한 잠재적 인 슈퍼 흡착제로 구상됩니다.
(칸 외, 2020 참조)

나노 몬모릴로나이트 점토와 같은 다양한 나노 입자가 로딩 된 초음파 합성 나노 젤.

(a) MMT, (b) nMMT, (c) PMA/nMMT, 및 (d) AMX- 및 (e) DF-로딩된 나노복합체 하이드로겔의 SEM-EDX 현미경 사진. 나노겔은 초음파를 사용하여 제조되었다.
(연구 및 사진: ©칸 외. 2020)

하이드로겔 및 나노겔 생산을 위한 고성능 초음파

하이드로겔 및 나노겔 생산을 위한 고성능 초음파
Hielscher 초음파는 우수한 기능을 갖춘 하이드로겔 및 나노젤의 합성을 위한 고성능 초음파 장비를 제조합니다. 중소형 R에서&연속 모드에서 상업용 하이드로겔 제조를 위한 산업 시스템에 D 및 파일럿 초음파 를 제공하는 Hielscher 초음파는 하이드로겔/나노젤 생산에 대한 요구 사항을 충족하는 올바른 초음파 프로세서를 보유하고 있습니다.

Hielscher Ultrasonics가 필요한 이유는 무엇입니까?

  • 고효율
  • 최첨단 기술
  • 신뢰할 수 있음 & 견고성
  • 일괄 & 인라인
  • 모든 볼륨에 대해
  • 지능형 소프트웨어
  • 스마트 기능(예: 데이터 프로토콜)
  • 쉽고 안전한 작동
  • 낮은 유지 보수
  • CIP(클린인 플레이스)

아래 표는 초음파 장비의 대략적인 처리 용량을 보여줍니다.

일괄 볼륨 유량 권장 장치
1 ~ 500mL 10 ~ 200mL / min UP100H
10 ~ 2000mL 20 ~ 400 mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 ~ 20L 0.2 ~ 4L / min UIP2000hdT
10 ~ 100L 2 ~ 10L / min UIP4000hdT
15에서 150L 3 내지 15L / 분 UIP6000hdT
N.A. 10 ~ 100L / min UIP16000
N.A. 더 큰 의 클러스터 UIP16000

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초음파 프로세서, 응용 프로그램 및 가격에 대한 추가 정보를 요청하려면 아래 양식을 사용하십시오. 우리는 당신과 당신의 프로세스를 토론하고 당신에게 당신의 요구 사항을 충족하는 초음파 시스템을 제공 하게되어 기쁩니다!









주의 하시기 바랍니다 개인 정보 정책.


위의 짧은 클립에서, 초음파 처리기 UP50H 저분자량 겔화제를 사용하여 하이드로겔을 형성하는데 사용된다. 그 결과자가 치유 초분자 하이드로겔이 생성됩니다.
(연구 및 영화: 루트게르츠 외, 2019)
하이드로 겔에 실리카 나노 입자의 초음파 분산: Hielscher 초음파 균질 기 UP400St는 실리카 나노 입자를 다기능을 갖춘 균일 한 나노 젤로 신속하고 효율적으로 분산시킵니다.

초음파 처리기 UP400St를 사용하여 하이드로 겔에서 나노 입자의 초음파 분산

동영상 썸네일



문학 / 참고 문헌

알만한 가치가있는 사실

ZnO 나노 입자의 초음파 화학적 합성을위한 프로토콜

ZnO NP는 초음파 조사의 영향하에 화학적 침전 방법을 사용하여 합성되었다. 전형적인 절차에서, 전구체로서 아연 아세테이트 이수화 물 (Zn (CH3COO)2·2H2O)과 환원제로서 수용액 (NH4OH)에 30-33 % (NH3)의 암모니아 용액을 사용하였다. 상기 ZnO 나노입자는 100 mL의 탈이온수에 적정량의 아세트산아연을 용해시켜 0.1 M의 아연 이온 용액을 생성함으로써 제조하였다. 이어서, 아연 이온 용액을 Hielscher UP400S (400W, 24kHz, 베를린, 독일)를 사용하여 79 %의 진폭 및 40 ◦C의 온도에서 5 분 동안 0.76의 사이클에서 초음파 조사를 받았다. 이어서, 암모니아 용액을 초음파의 영향 하에 아연 이온 용액에 적가하였다. 잠시 후, ZnO NP는 침전되고 성장하기 시작했고, 암모니아 용액은 ZnO NP의 완전한 침전이 일어날 때까지 연속적으로 첨가되었다.
수득된 ZnO NP를 탈이온수를 사용하여 여러 번 세척하고 침전시키기 위해 방치하였다. 후방으로, 수득된 침전물을 실온에서 건조시켰다.
(이스마일 외, 2021)

나노 젤이란 무엇입니까?

나노 겔 또는 나노 복합 하이드로 겔은 일반적으로 1-100 나노 미터 범위의 나노 입자를 구조에 통합하는 하이드로 겔 유형입니다. 이러한 나노 입자는 유기, 무기 또는 이들의 조합 일 수 있습니다.
나노 젤은 3 차원 네트워크를 형성하기 위해 폴리머 사슬의 화학적 결합을 포함하는 가교로 알려진 과정을 통해 형성됩니다. 하이드로겔과 나노겔의 형성은 고분자 구조를 수화하고 가교를 촉진하며 나노입자를 통합하기 위해 철저한 혼합이 필요하기 때문에 초음파는 하이드로겔 및 나노젤 생산을 위한 매우 효과적인 기술입니다. 하이드로겔 및 나노겔 네트워크는 다량의 물을 흡수할 수 있어 나노젤을 고수화시켜 약물 전달, 조직 공학 및 바이오센서와 같은 광범위한 응용 분야에 적합합니다.
나노겔 하이드로겔은 일반적으로 실리카 또는 폴리머 입자와 같은 나노입자로 구성되며, 이들은 하이드로겔 매트릭스 전체에 분산되어 있다. 이러한 나노 입자는 에멀젼 중합, 역 에멀젼 중합 및 졸-겔 합성을 포함한 다양한 방법을 통해 합성 될 수 있습니다. 이러한 중합 및 졸-겔 합성은 초음파 교반에서 크게 이익을 얻습니다.
한편, 나노복합 하이드로젤은 하이드로겔과 클레이 또는 그래핀 옥사이드와 같은 나노필러의 조합으로 구성된다. 나노 필러의 첨가는 강성, 인장 강도 및 인성과 같은 하이드로 겔의 기계적 및 물리적 특성을 향상시킬 수 있습니다. 여기서, 초음파 처리의 강력한 분산 능력은 나노 입자의 균일하고 안정적인 분포를 하이드로 겔 매트릭스로 촉진합니다.
전반적으로 나노 겔 및 나노 복합 하이드로 겔은 고유 한 특성과 기능으로 인해 생물 의학, 환경 개선 및 에너지 저장과 같은 분야에서 광범위한 잠재적 응용 분야를 가지고 있습니다.

의료 치료를위한 나노 젤의 응용

나노젤의 종류 마약 질병 활동 참조
파마-DMMA 나노젤 독소루비신 pH 값이 감소함에 따라 방출 속도가 증가합니다. 세포 생존율 연구에서 pH 6.8에서 더 높은 세포 독성 Du et al. (2010)
히알루론산으로 장식된 키토산계 나노젤 테트라-페닐-포르피린-테트라-설포네이트(TPPS4), 테트라-페닐-클로린-테트라-카르복실레이트(TPCC4) 및 클로린 e6(Ce6)와 같은 감광제 류마티스 질환 대 식세포에 의해 빠르게 흡수 (4 시간)되고 세포질과 세포 기관에 축적됩니다. 슈미트 외 (2010)
플루로닉 하이드로겔의 PCEC 나노입자 리도카인 국소 마취 약 360 분의 오래 지속되는 침윤 마취 생성 음 외 (2009)
폴리 (락 티드 - 코 - 글리콜 산) 및 키토산 나노 입자가 HPMC 및 카보 폴 겔에 분산 스판티드 II 알레르기 성 접촉 피부염 및 기타 피부 염증성 질환 나노겔린은 스팬타이드 II의 경피적 전달 가능성을 높입니다. 푸닛 외(2012)
pH 민감성 폴리 비닐 피 롤리 돈 - 폴리 (아크릴산) (PVP / PAAc) 나노 젤 필로 카르 핀 장기간 작용 부위에서 필로 카르 핀의 적절한 농도를 유지하십시오. 압드 엘 레힘 외. (2013)
가교 폴리(에틸렌 글리콜)과 폴리에틸렌이민 올리고뉴클레오티드 신경 퇴행성 질환 BBB를 통해 효과적으로 운송됩니다. 수송 효능은 나노 겔의 표면이 트랜스페린 또는 인슐린으로 변형 될 때 더욱 증가된다. 비노그라도프 외(2004)
콜레스테롤 함유 풀루란 나노젤 재조합 뮤린 인터루카인-12 종양 면역 요법 서방형 나노젤 파르하나 외(2013)
폴리 (N- 이소 프로필 아크릴 아미드) 및 키토산 온열암 치료 및 표적 약물 전달 감응성 자기 모듈화 파르하나 외(2013)
폴리에틸렌이민과 PEG 폴리플렉스나노겔의 교차 분지 네트워크 플루다라빈 활성 증가 및 세포 독성 감소 파르하나 외(2013)
콜레스테롤 함유 풀루 란의 생체 적합성 나노 젤 인공 보호자로서 알츠하이머 병 치료 아밀로이드 β 단백질의 응집 억제 이케다 외(2006)
광 가교 기능이 있는 DNA 나노젤 유전 물질 유전자 치료 플라스미드 DNA의 제어된 전달 리 외 (2009)
카보폴 / 산화 아연 (ZnO) 하이브리드 나노 입자 젤 ZnO 나노 입자 항균 작용, 세균 억제제 이스마일 외. (2021)

Swarnali et al., 2017에서 채택 된 표


고성능 초음파! Hielscher의 제품 범위는 벤치 탑 유닛을 통해 소형 실험실 초음파 처리기에서 풀 산업 초음파 시스템에 이르기까지 전체 스펙트럼을 다룹니다.

Hielscher 초음파는 고성능 초음파 균질화기를 제조합니다. 산업 규모.

우리는 당신의 과정을 논의하는 것을 기쁘게 생각합니다.

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