Ultrasonically Polyhydroxyléiert C60 (Fullerenol)

  • Waasslöslech polyhydroxyléiert C60-Fulleren, Vollerol oder Vollerol genannt, ass e staarken Radikal Scavenger a gëtt dofir als Antioxidant an Ergänzungsprodukter a Pharmazeutik benotzt.
  • D'Ultraschallhydroxylatioun ass eng séier a einfach eenstufend Reaktioun, déi fir d'Waasser lassléissege polyhydroxyléiert C60 produzéiert.
  • Ultraschall synthetiséierter a wässerlöser C60 huet qualitativ héichwäerteg an ass fir Pharma- a High-Performance-Applikatiounen benotzt.

Ultraschall One-Step-Synthese vun Polyhydrolxylat C60

Ultraschall Kavitatioun ass déi super Technik fir héichqualitativ polyhydroxyléiert C60 Fullerenen ze produzéieren, déi Waasserléislech sinn a kënnen dofir a verschiddenen Uwendungen an der Pharma, Medizin an Industrie benotzt ginn. Afreen et al (2017) hunn eng séier an einfach Ultraschallsynthese vu kontaminéierte polyhydroxyléierte C60 (och bekannt als Fullerenol oder Fullerol) entwéckelt. D'Ultraschall-Een-Schrëtt-Reaktioun benotzt H2O2 an ass fräi vun der Notzung vun zousätzlech Hydroxylatéierungsreagens, dh NaOH, H2SO4, a Phasetransfer Katalysatoren (PTC), déi Gëftstoffer am synthetiséierte Fullerenol verursaachen. Dëst mécht d'Ultraschall Fullerenol Synthese ass eng méi propper Approche fir Fullerenol ze produzéieren; gläichzäiteg ass et e méi einfache a méi séier Wee fir héichqualitativ, Waasserlöslech C60 ze produzéieren.

Déi Ultraschallhydroxylatioun vun C60 ass fir Waasser löslich c60 (Vollerenol)

Déi méiglechst Reaktiounspompeten an der Ultraschall assistéierte Synthese vu Fullerenol an der Präzisioun vu Dil. H2O2 (30%).
Quelle: Afreen et al. 2017

Ultraschallsynthese vum Waasserléislechen C60 – Schrëtt fir Schrëtt

UP200St - 200W mächt Ultraschall-ProzessorFir déi séier, einfach a gréng Virbereedung vu polyhydroxyléierter C60, wat Waasserléislech ass, gëtt 200 mg pure C60 op 20mL 30% H2O2 bäigefüügt a mat de Sonicator Modeller sonicéiert UP200Ht oder UP200St. D'Sonicatiounsparameter waren 30% Amplitude, 200 W am gepulste Modus fir 1 h bei Raumtemperatur. D'Reaktiounsbehälter gëtt an e gekillte Zirkulatorwasserbad gesat fir d'Temperatur am Behälter bei Ëmfeldtemperatur ze halen. Virun Sonikatioun ass C60 onmëschbar an wässerlechen H2O2 an ass eng faarweg heterogen Mëschung, déi no 30 min Ultraschall zu enger hellbraune Faarf gëtt. Duerno, an den nächsten 30 min vun der Ultraschall gëtt et an eng komplett donkelbrong Dispersioun.
Hydroxyl Donor: Intens ultraschall generéiert (= akustesch) Kavitatioun erstellt Radikale wéi cOH, cOOH a cH aus H2O an H2O2 Molekülen. D'Benotzung vun H2O2 an wässerleche Medien ass eng méi effizient Approche fir -OH Gruppen op de C60 Käfeg anzeféieren anstatt nëmmen H2O fir d'Synthese vu Fullerenol ze benotzen. H2O2 spillt eng wichteg Roll an der UltraschallHydroxylatiounsintensivéierung.

Ultraschall Hydroxylatioun vu C60 mat Hëllef vun Dil. H2O2 (30%) ass eng liicht a séier Een-Schrëtt Reaktioun fir Fullerenol ze preparéieren. Erfuerdert nëmmen eng kuerz Zäit fir d'Reaktioun, bitt d'Ultraschallreaktioun eng gréng a propper Approche mat engem nidderegen Energiebedarf, vermeit d'Benotzung vun all gëftege oder korrosive Reagenz fir d'Synthese, an d'Reduktioun vun der Unzuel vun de Léisungsmëttelen, déi fir d'Trennung an d'Reinigung vun C60(OH)8∙ 2H2O.

Ultraschall-Prozessor UP400St (400W) fir Homogeniséierung, Dispersioun, Emulsioun an sonochemesch Applikatiounen.

UP400St (400W, 24kHz) ass e staarke Ultraschall-Disperser

Informatiounen ufroen




Notéiert eis Privatsphär Politik.


Ultraschall Polyhydroxylatioun Pathway

Wann intensiv Ultraschallwellen an enger Liquiditéit gekuckt ginn, hunn d'alternierend Ënnerfläch / Hochdruck-Zykleten Vakuumbelueden an der Flësseg. D'Vakuumbubbles wuessen iwwer verschidden Zyklen, bis se net méi Energie absorbéieren kënnen, sou datt se gewaltsam zéien. Während dem Bubble ass extreme physesch Effekter wéi Hochtemperatur an Drockdifferen, Schockwellen, Microjeten, Turbulenzen, Scherr Kräften, etc. Dëst Phänomen ass bekannt als Ultraschall oder akustesch Kavitation.Dës intensiv Kräfte vun der Ultraschallkavitatioun zersetzen d'Moleküle op cOH a cOOH55 Radikale.
Afreen et al. (2017) huelen un datt d'Reaktioun op zwee Weeër gläichzäiteg weidergoe kann. cOH Radikale als reaktiv Sauerstoffspezialitéiten (ROS) befestigen sech op de C60 Käfeg fir Fullerenol (Path I) ze ginn, an / oder –OH a cOOH Radikaler attackéieren déi elektronmangel C60 Duebelbindungen an enger nukleophiler Reaktioun an dëst féiert zu der Bildung vu Fulleren Epoxid. [C60On] als Zwëschenzäit an der éischter Etapp (Path II) wat dem Mechanismus vun der Bingel Reaktioun ähnlech ass. Weider resultéiert de widderholl Attack vu cOH (oder cOOH) op C60O iwwer eng SN2 Reaktioun zu polyhydroxyléierte Fulleren oder Fullerenol.
Widderholl Epoxidatioun ka stattfannen, déi successiv Epoxidgruppen produzéiert, zB C60O2 a C60O3. Dës Epoxidgruppen kéinte méiglech Kandidate sinn fir aner Zwëscheprodukter zB hydroxyléiert Fulleren Epoxid wärend der Sonolyse (= sonochemesch Zersetzung) ze generéieren. Zousätzlech kann déi spéider Ringöffnung vu C60 (OH) xOy mat cOH zu der Bildung vu Fullerenol féieren. D'Bildung vun dësen Zwëscheprodukter während der Sonolyse vun H2O2 oder H2O an der Präsenz vu C60 ass inévitabel, an hir Präsenz am finalen Fullerenol (obwuel an enger Spuerbetrag) kann net onnotéiert ginn. Wéi och ëmmer, well se nëmmen a Spuermengen am Fullerenol präsent sinn, gi se net erwaart e wesentlechen Impakt ze verursaachen. [Afreen et al., 2017]

High-Performance Sonicators fir Fulleren Dispersioun

Hielscher Ultrasonics liwwert Sonde-Typ Sonicatoren fir Är spezifesch Ufuerderungen: Egal ob Dir kleng Volumen op Labo-Skala sonikéiere wëllt oder e grousse Volumenstroum op industrieller Skala produzéieren, bitt den Hielscher Portfolio vu High-Performance-Sonicatoren déi perfekt Léisung fir Är Fulleren Dispersioun. Déi héich Kraaftoutput, präzis Upassbarkeet an d'Zouverlässegkeet vun eisen Ultraschaller suergen dofir datt Är Prozessfuerderunge erfëllt sinn. Digital Touchscreens an automatesch Datenopnam vun den Ultraschallparameter op enger integréierter SD Kaart maachen d'Operatioun an d'Kontroll vun eisen Ultraschall-Geräter ganz userfrëndlech.
D'Robustitéit vun der Hielscher Ultraschallausrüstung erlaabt 24/7 Operatioun bei schwéierer Pflicht an an usprochsvollen Ëmfeld.
D'Tabellner ënnert Iech en Indikatioun vun der ongeféieren Veraarbechtkapazitéit vun eisem Ultraschall:

Konte gefouert QShortcut Duerchflossrate recommandéiert Comments
1 bis 500mL 10 bis 200mL / min UP100H
10 bis 2000mL 20 bis 400mL / min UP200Ht, An UP400St
0.1 bis 20L 0.2 bis 4L / min UIP2000hdT
10 bis 100L 2 bis 10L / min UIP4000hdT
na 10 bis 100L / min UIP16000
na méi grouss Stärekoup vun UIP16000

Kontaktéiert eis! / Frot eis!

Frot méi Informatiounen

Benotzt weg de Formulaire hei, wann Dir méi Informatiounen iwwer d'Ultraschallhomogenéierung bitt. Mir wäerte frou sin Iech un engem Ultraschallsystem ze bidden deen Är Ufuerderungen entsprécht.










Hielscher Ultrasonics fabrizéiert High-Performance-Ultraschall fir sonochemesch Applikatiounen.

High-Power Ultraschert Prozessoren aus Labo fir Pilot an industrielle Skala.



Literatur / nëmmen

  • Sadia Afreen, Kasturi Muthoosamy, Sivakumar Manickam (2018): Sono-Nano Chemie: Eng nei Ära vu Synthese vun polyhydroxiléiert Kuelematerial an Hydroxylgruppen an hir industriell Aspekter. Ultraschall Sonochemie 2018.
  • Sadia Afreen, Kasturi Muthoosamy, Sivakumar Manickam (2017): Hydratiséierung oder Hydroxylatioun: Direkter Synthese vum Fullerenol aus ursprénglech Fulleren [C60] iwwer akustesch Kavitation an der Präsenz vu Waasserstoffperoxid. RSC Adv., 2017, 7, 31930-31939.
  • Grigory V. Andrievsky, Vadim I. Bruskov, Artem A. Tykhomyrov, Serge V. Gudkov (2009): Spezialfäegkeeten vum antioxidativen a radiofreektiven Effekt vun hydratiséierter C60-Fulleren-Nanostuktureuren a Vitro an In vivo. Radikal Biologie & Medizin 47, 2009. 786-793.
  • Mihajlo Gigov, Borivoj Adnađević, Borivoj Adnađević, Jelena D. Jovanovic (2016): Auswierkunge vum Ultraschallfeld op isothermescher Kinetik vu Fullerene-Polyhydroxylatioun. Science of Sintern 2016, 48 (2): 259-272.
  • Hirotaka Yoshioka, Naoko Yui, Kanaka Yatabe, Hiroto Fujiya, Haruki Musha, Hisateru Niki, Rie Karasawa, Kazuo Yudoh (2016): Polyhydroxylat C60 Fullerenes Verhënner der Chondrocyte-kataboleschen Aktivitéit bei Nanomolar Konzentraktioune bei der Osteoarthritis. Journal of Osteoarthritis 2016, 1: 115.

[/wechsel]

Fakten Wësse wat weess

C60 Fullerenes

E C60 fullerene (och bekannt als Buckyball oder Buckminster Fullerene) ass e Molekiël, deen aus 60 Kohlenstoffatomen gebaut ass, wéi 12 Pentagons a 20 Hexagonen. D'Form vun engem C60 Molekül gleicht e Foussball. D'C60 Fullerens sinn en nettoosme Anti-Oxidanz mat enger Potenz 100-1000 méi wéi Vitamin E. Obwuel d'C60 selwer net Waasserlösbar ass, sinn vill héichwasserlöslech Fulleren-Derivate wéi Vollenerol synthetiséiert.
C60 Fullerens ginn als Antioxidant an als Biopharmazeutesch benotzt. Aner Applikatiounen beinéhaue Materialwëssenschaft, Bio-Photovoltaik (OPV), Katalysatoren, an der Waasserreinung an Biokraftstoff-Schutz, portable Muecht, Autoen a Medizinger.

Solvabilitéit vu Pure C60:

  • am Waasser: net léift
  • an Dimethylsulfoxid (DMSO): net léistabel
  • am toluol: löslich
  • am Benzol: léislich
Surface Struktur vun c60 fullerenes (Buckminster fullerenes, buckyballs)

Surface Struktur vun C60 Fullerenes
Quelle: Yoshioka et al. 2016

Polyhydroxylatéiert C60 / Fullenerole

Fullernerol oder Fullerole si polyhydroxyléiert C60 Moleküle (hydratiséiert C60 Fulleren: C60HyFn). D'Hydrolyléierungsreaktioun féiert Hydroxylgruppen (-OH) an d'C60 Molekül. C60 Molekülle mat iwwer 40 Hydroxylgruppen hunn eng méi héich Waasslöslechkeet (>50 mg / ml). Dës existéieren als monodisperse Nanopartikelen a Waasser, an hunn e valiant poléieren Effekt. Si weisen exzellent Antioxidantien an entzündungshemmende Properties. Polyhydroxyléiert Fullerenen (Fullerenolen; C60 (OH) n) kënnen an e puer Alkoholen opgeléist ginn an dann an engem elektrochemesche Prozess ausfällt, andeems en Nanocarbon Film op der Anode kreéiert. Fullerenol Filmer ginn als biokompatibel Beschichtung benotzt, inert zu biologeschen Objeten a kënnen d'Integratioun vun net-biologeschen Objeten an Kierpergewebe erliichteren.
Solvabilitéit vu Fullenerol:

  • am Waasser: löslech, kann erreechen >50 mg / ml
  • an Dimethylsulfoxid (DMSO): léislich
  • a Methanol: liicht löslich
  • am toluol: net léift
  • am Benzin: net léistabel

Faarf: Vollerenol méi wéi 10 -OH-Gruppen hunn eng donkel Braun a Faarf. Mat enger ëmmer méi Zuel vu -OH-Gruppen, verschëldere d'Faarf grad vun däischter bis hell.

Waasslösbar, polyhydroxyléiert C60 kann mat Ultraschall synthetiséiert ginn

Solvabilitéit vu Solvabilitéit vu C60 (OH) 8.2H2O am Verglach zu C60 bei verschiddene Léisungsmëttelen. Quelle: Afreen et al. 2017

Applikatiounen an Uwendung vu Fullerenolen:

  1. Pharmazeutesch: Diagnostesch Reagentien, Super Drogen, Kosmetik, Nuklearmagnet Resonanz (NMR) mat dem Entwéckler. DNA Affinitéit, Anti-HIV Drogen, Anti-Kriibs Drogen, Chemotherapie Drogen, Kosmetik-Additive a wëssenschaftlech Fuerschung. Am Verglach mat der onentféierter Form hunn polyhydroxiléiert Fullerenes méi potenziell Applikatioune wéinst der verstärkten Waasserlöslichkeit. Et gouf festgestallt, datt Vollerole d'Kardiotoxizitéit vu verschidden Drogen reduzéiere kënnen an d'HIV-Protease, de Hepatitis C-Virus an d'Nuklearwachstums vun Zellen z'entwéckelen. Ausserdeem hunn se exzellente fräi radikal Futtballschëffer géint reaktive Sauerstoffspeziken a Radikalen ënner physiologeschen Zoustänn exhibitéiert.
  2. Energie: Solar Batterie, Brennstoffzelle, sekundär Batterie.
  3. Industrie: Verschiedegméissegt Material, flammhemmend Material, Schmiermëttel, Polymer-Additive, High-Performance Membran, Katalysator, kënschtlech Diamant, härte Legierung, elektresch viskos Flëss, Tëntfilter, High-Performance Coatings, Feuerhemmend Lacken, bioaktiv Materialien, Gedächtnismaterial , onbedingte molekulare an aner Charakteristiken, Composite-Materialien etc.
  4. Informatiounsindustrie: Semiconductor Record Media, magnetesche Materialen, Druckfënschter, Toner, Tënt, Pabeier Spezialzwecker.
  5. Elektronesch Deeler: Superleetende Halbleiter, Dioden, Transistoren, Induktiv.
  6. Optesch Material, elektronesch Kamera, Fluoreszenzdrohroosseg, netlinear optesch Material.
  7. Ëmwelt: Gasadsorption, Gas Stack.

Mir wäerte frou Äre Prozess ze diskutéieren.

Loosst eis a Kontakt kommen.