Hielscher ultragarso technologijos

Sono-sintezė nano-hidroksiapatitas

Hidroksiapatitas (HA arba HAp) yra labai lankomi biologiškai aktyvių keramikos medicinos tikslais dėl savo panašią struktūrą kaulų medžiagos. Ultragarsu padeda sintezės (sono sintezės) hidroksiapatitas yra sėkmingas būdas gaminti Nanostruktūrinės HAp aukščiausiais kokybės standartus. Ultragarso maršrutas leidžia gaminti nano-kristaliniai HAp taip pat modifikuotų dalelių, pvz šerdies nanosferos, ir kompozit.

Hidroksiapatitas: universalus mineralas

Hydroxylapatite arba hidroksiapatitas (HAp, taip pat HA) yra natūraliai mineralinių forma kalcio Apatitas su formule CA5(PO4)3(OH). Pažymėti, kad kristalų vieneto ląstelė susideda iš dviejų subjektų, jis paprastai yra parašyta CA10(PO4)6Oh2. Hydroxylapatite yra hidroksilo endnarys kompleksas Apatitas grupės. OH-jonų gali būti pakeistas fluoridu, chloridu arba karbonato, gamybos fluorapatite arba chlorapatite. Jis kristalizuoja šešiakampės kristalų sistema. HAp yra žinomas kaip kaulų medžiagos, kaip iki 50 WT% kaulų modifikuota forma hidroksiapatitas.
Medicinoje, nanostruktūrinis akytas HAp yra įdomi medžiaga, dirbtinis Kaulinis taikymas. Dėl savo geros biologinio suderinamumo kaulų kontakto ir jo panašios cheminės sudėties kaulų medžiagos, akimi HAp keramikos rado didžiulį naudoti biomedicininių programų, įskaitant kaulų audinių regeneraciją, ląstelių proliferaciją ir vaistų pristatymą.
"Kaulų audinio inžinerijos jis buvo taikomas kaip užpildas medžiagos kaulų defektų ir Augmentation, dirbtinio kaulo transplantato medžiagos, ir protezavimas Revizinės operacijos. Jo didelis paviršiaus plotas veda prie puikus osteolaidumas ir resorbability teikti greitą kaulų ingrowth. " [Soypan et al. 2007] Taigi, daugelis šiuolaikinių implantai yra padengtas Hydroxylapatite.
Dar vienas perspektyvus mikrokristalinės hidroksilapatito panaudojimas yra jo “kaulų stiprinimas” aukščiausios absorbcijos, palyginti su kalciu.
Be jo naudoti kaip remonto medžiagos kaulų ir dantų, kitų taikomųjų HAp galima rasti katalizės, trąšų gamyba, kaip junginys farmacijos produktų, baltymų chromatografijos paraiškas, ir vandens valymo procesus.

Galios ultragarso: poveikis ir poveikis

Ardymo yra aprašytas kaip procesas, kai akustinis laukas yra naudojamas, kuris yra sujungtas su skystoje terpėje. Ultragarso bangos skleisti skystyje ir gaminti pakaitomis aukšto slėgio/žemo slėgio ciklų (suspaudimas ir atėmimas). Per išretinimą etape atsiras mažų vakuumo burbuliukai ar tuštumos skystyje, kurie auga per įvairių aukšto slėgio/žemo slėgio ciklų, kol burbulas negali absorbuoti ne daugiau energijos. Šiame etape, burbuliukai implodes žiauriai metu suspaudimo etapas. Tokio burbulo žlugimo metu didelis energijos kiekis išsiskiria smūginės bangos, aukšta temperatūra (apie 5, 000K) ir spaudimas (apie 2, 000atm). Be to, šie "karštieji" pasižymi labai aukštos aušinimo normos. Į vidų sprogimas iš burbulas taip pat sukelia skysčių čiurkšlę iki 280m/s greičiu. Šis reiškinys yra vadinamas kavitacija.
Kai šių ekstremalių jėgų, kurios susidaro per išsiplėtimą burbuliukai žlugimo, plėsti sunaikintos Ultragarsas terpėje, dalelės ir lašeliai turi įtakos – Todėl, kad kietas sudužti. Tokiu būdu, dalelių dydžio mažinimas, pavyzdžiui, frezavimo, deagglomeration ir dispersija yra pasiekti. Dalelės gali būti diminuted į submicron ir nano dydžio.
Šalia mechaninio poveikio, galingas ardymo gali sukurti laisvųjų radikalų, šlyties molekulių, ir aktyvuoti dalelių paviršių. Šis reiškinys yra žinomas kaip sonochemistry.

Sono sintezė

Ultragarso apdorojimo srutos rezultatų labai smulkių dalelių, net paskirstymo taip, kad daugiau branduolinį vietų kritulių yra sukurta.
HAp dalelės sintetinamas pagal ultragarsu rodo sumažėjęs aglomeracijos lygį. Mažesnė tendencija aglomeracijoje ultragarsu susintetinti HAp buvo patvirtinta, pvz FESEM (lauko emisijos nuskaitymo elektronų mikroskopija) analizė Poinern et al. (2009).

Ultragarso padeda ir skatina cheminių reakcijų Ultragarsinė kavitacija ir jos fizinį poveikį, kuris tiesiogiai įtakoja dalelių morfologija augimo fazės metu. Pagrindinė nauda ultragarsu dėl superfine reakcijos mišinių paruošimas yra

  • 1) padidėjęs reakcijos greitis,
  • 2) sumažėjęs apdorojimo laikas
  • 3) bendras efektyvaus energijos naudojimo pagerėjimas.

Poinern et al. (2011) sukūrė šlapias ir cheminis maršrutas, kuris naudoja kalcio nitrato tetrahidratas (CA [NO3] 2 × 4H2O) ir kalio divandenilio fosfatas (KH2PO4) kaip pagrindiniai reagentai. PH vertei kontroliuoti sintezės metu buvo pridėta amonio hidroksido (NH4OH).
Ultragarso procesorius buvo UP50H (50 w, 30 kHz, MS7 sonotrode W/7 mm skersmens) nuo Hielscher Ultrasonics.

Nano-HAP sintezės žingsniai:

40 mL 0,32 M CA tirpalo (ne3)2 · 4H2O buvo paruošta maža cheminė stiklinė. Tirpalo pH buvo sureguliuotas į 9,0 su maždaug 2,5 mL NH4Oh. Sprendimas buvo Ultragarsas su UP50H 100% amplitudės nustatymas 1 valandai.
Pirmos valandos pabaigoje 60 mL 0,19 M tirpalo [KH2PO4] tada buvo lėtai pridėta įlašinama į pirmąjį tirpalą, o vyksta antrą valandą ultragarso švitinimo. Maišymo proceso metu pH vertė buvo patikrinta ir palaikoma 9, o CA/P santykis išliko 1,67. Tirpalas buvo tada filtruojamas naudojant centrifuguodami (~ 2000 g), po kurio atstojamoji baltos nuosėdos buvo proporcingas į keletą mėginių terminio apdorojimo.
Ultragarso sintezės procedūros buvimas prieš terminio apdorojimo turi didelę įtaką formuojant pradinį nano-HAP dalelių pirmtakai. Taip yra dėl to, kad dalelių dydis yra susijęs su branduoliu ir medžiagos augimo modelis, kuris savo ruožtu yra susijęs su Super soties laipsnio skystosios fazės.
Be to, dalelių dydis ir jo morfologija gali būti tiesiogiai įtakoti šio sintezės proceso metu. Didinant Ultragarso galia nuo 0 iki 50W poveikis parodė, kad buvo galima sumažinti dalelių dydį iki terminio apdorojimo.
Augantis Ultragarso galia naudojamas apšvitinti skystis nurodė, kad didesnis skaičius burbuliukai/cavitations buvo gaminamas. Tai savo ruožtu pagamino daugiau branduolio svetaines ir dėl to dalelės susiformavo aplink šias svetaines yra mažesni. Be to, dalelės veikiamos ilgesnį laiką ultragarso švitinimo rodo mažiau aglomeracijos. Vėlesni FESEM duomenys patvirtino sumažintą dalelių aglomeraciją, kai Ultragarsas naudojamas sintezės proceso metu.
Nano-HAp dalelių nanometrų dydžio intervalas ir sferinės morfologijos buvo pagamintos naudojant šlapias cheminės kritulių techniką ultragarsu buvimą. Buvo nustatyta, kad kristalinė struktūra ir morfologija gautas nano-HAP milteliai buvo priklausomas nuo ultragarso švitinimo šaltinį ir vėliau termiškai apdorojant naudojamas galia. Buvo akivaizdu, kad ultragarsu buvimas sintezės procese skatino cheminių reakcijų ir fizinį poveikį, kad vėliau gaminami smulkių nano-HAp milteliai po terminio apdorojimo.

Nepertraukiamas ultragarsu su stiklo srauto elemento

Ardymo ultragarso reaktoriaus kameroje

Hidroksiapatitas:

  • Pagrindinis neorganinis kalcio fosfatas
  • didelis biologinis suderinamumas
  • lėtas biologinis skaidumas
  • osteolaidžios
  • Ne toksiškas
  • ne imunogeninių
  • galima derinti su polimerais ir (arba) stiklo
  • gera absorbcijos struktūra matrica kitų molekulių
  • Puikus kaulo pakaitalas

Ultragarso homogenizatoriai yra galingi įrankiai sintetinti ir functionalize dalelių, pavyzdžiui, HAp

Zondo tipo ultrasonicator UP50H

HAp sintezė per ultragarso zolių-gelio maršrutas

Ultragarsu padeda zolių-gelio maršrutas Nanostruktūrinės HAp dalelių sintezės:
Medžiagos:
– reactants: kalcio nitrato Ca (ne3)2, di-amonio vandenilio fosfatas (NH4)2Ir HPO4, Natrio NaOH NaOH;
– 25 ml mėgintuvėlis

  1. Po ištirpinkite Ca (ne3)2 ir (NH4)2Ir HPO4 distiliuotame vandenyje (molinis santykis kalcio ir fosforo: 1,67)
  2. Pridėti šiek tiek NaOH tirpalo išlaikyti savo pH apie 10.
  3. Ultragarsinis gydymas UP100H (sonotrode MS10, amplitudės 100%)
  • Hidroterminių sintezė buvo atlikta 150 ° c temperatūroje 24 valandas elektrinėse orkaitėse.
  • Po reakcijos kristalinė HAp gali būti nuimta centrifuguoti ir plauti dejonizuotu vandeniu.
  • Analizė gautą HAp nanopowder mikroskopu (SEM, TEM) ir/arba spektroskopija (FT-IR). Susintetinti HAp nanodalelės rodo aukštą kristalizacijos. Priklausomai nuo ardymo laiko, galima pastebėti skirtingą morfologiją. Ilgiau ardymo gali sukelti vienodą HAp nanorods su dideliu kraštinių santykis ir Ultra aukštos kristalizacijos. [CP. Manafi et al. 2008]

Modifikavimas HAp

Dėl savo trapumą, gryno HAp taikymas yra ribotas. Medžiagų tyrimų, daug pastangų buvo padaryta pakeisti HAp polimerus, nes natūralus kaulas yra sudėtinis daugiausia sudarė nano dydžio, adata kaip HAp kristalai (sudaro apie 65wt% kaulų). Ultragarsu padeda modifikacija HAp ir sintezės kompozitoriai su patobulintų medžiagų savybes siūlo kolektoriaus galimybes (žr. kelis pavyzdžius žemiau).

Praktiniai pavyzdžiai:

Nano-HAp sintezė

Tiriant Poinern et al. (2009), yra Hielscher UP50H zondo tipo ultrasonicator buvo sėkmingai naudojamas sono sintezės HAp. Su padidinti ultragarso energijos, dalelių dydis HAp kristsininkai sumažėjo. Nanostruktūrinės hidroksiapatitas (HAp) buvo parengta ultragarsu padeda šlapias kritulių technika. CA (ne3) ir KH25PO4 Werde naudojamas kaip pagrindinė medžiaga ir NH3 kaip nusodintuvas. Hidroterminiai nusodinimas pagal ultragarso apšvitinimą lėmė nano dydžio HAp daleles, kurių sferinė morfologija yra nano metrikos dydžio diapazone (apie 30nm ± 5%). Poinern ir kolegų rado sono hidroterminės sintezės ekonominį maršrutą su stipriu mastu iki komercinės gamybos.

Gelantine-hidroksiapatitas (GEL-HAp) sintezė

Brundavanam ir kolegų sėkmingai parengė Gelantine-hidroksiapatitas (GEL-HAp) Composite pagal švelnios ardymo sąlygos. Norint paruošti gelantiną-hidroksiapatitas, 1G želatinos buvo visiškai ištirpinta 1000mL Miliq vandens 40 ° c temperatūroje. 2 ml paruošto želatinos tirpalo buvo pridėta į Ca2 +/NH3 Mišinys. Mišinys buvo sunaikintas Ultragarsas su UP50H ultrasonicator (50W, 30kHz). Atliekant ardymo ultragarsu, 60mL 0,19 M KH2PO4 buvo lašas protingai pridėta prie mišinio.
Visas sprendimas buvo sunaikintos Ultragarsas už 1H. PH vertė buvo patikrinta ir palaikoma pH 9 bet kuriuo metu, o CA/P santykis buvo pakoreguotas pagal 1,67. Filtravimo baltos nuosėdos buvo pasiekta centrifuguodami, todėl storio srutos. Įvairūs mėginiai termiškai apdoroti krosnyje 2 h temperatūroje 100, 200, 300 ir 400 ° c temperatūroje. Tokiu būdu, GEL-HAp miltelių granulių pavidalo buvo gauti, kuris buvo šlifuotas į smulkių miltelių ir pasižymi XRD, FE-SEM ir FT-ir. Rezultatai rodo, kad lengvas ultragarsu ir buvimas želatinos augimo fazėje, HAp skatinti mažesnį sukibimą – tokiu būdu dėl mažesnio ir formavimo reguliariai sferinės formos gelio – HAp nano-dalelės. Lengvas ardymo ultragarsu padeda nano dydžio GEL – HAp dalelės dėl ultragarso homogenizavimo efektų sintezę. Amido ir karbonilo rūšių iš želatinos vėliau pridėti prie HAp nano-dalelių augimo fazės metu per sonochemiškai padeda sąveika.
[Brundavanam et al. 2011]

Nusodinimo HAp dėl titano trombocitai

Ozhukil Kollatha et al. (2013) yra padengtas ti plokštės su hidroksiapatitas. Prieš nusodinimą HAp suspensija buvo homogenizuota su UP400S (400 w Ultragarsinis prietaisas su ultragarso ragų H14, ardymo metu 40 sek. ne 75% amplitudės).

Sidabro dengtos HAp

Ignatev ir kolegų (2013) sukūrė biosintezės metodas, kai sidabro nanodalelės (AgNp) buvo nusėda ant HAp, gauti HAp danga su antibakterinių savybių ir sumažinti citotoksinio poveikio. Dėl deagglomeration sidabro nanodalelių ir jų nusėdimo ant hidroksiapatitas, yra Hielscher UP400S buvo naudojamas.

Ignatev ir jo kolegų naudojamas ultragarso zondą tipo prietaisas UP400S sidabro dengtos HAp gamybos.

Magnetinės maišyklės ir ultrasonicator nustatymas UP400S buvo naudojamas sidabro dengtos HAp paruošimas [Ignatev et al 2013]


Mūsų galingas ultragarso prietaisai yra patikimi įrankiai gydyti dalelių sub mikronų ir nano dydžio diapazone. Nesvarbu, ar norite sintetinti, disperguti ar functionalize smulkių vamzdžių dalelių mokslinių tyrimų tikslais arba jums reikia gydyti didelės apimties nano miltelių suspensijos komercinei gamybai – Hielscher siūlo tinkamą ultrasonicator jūsų reikalavimus!

UP400S su ultragarso reaktoriaus

Ultragarso homogenizatorius UP400S


Susisiekite su mumis / paklauskite daugiau informacijos

Kreipkitės į mus apie savo perdirbimo reikalavimus. Mes rekomenduojame tinkamiausius diegimo ir perdirbimo parametrus savo projektą.





Atkreipkite dėmesį, kad mūsų Privatumo politika.


Literatūra / Literatūra

  • Brundavanam, R. K.; Jinag, Z.-T., Chapman, P.; Le, X.-T.; Mondinos, N.; Fawcett, D.; Poinern, G. E. J. (2011): poveikis praskiestos želatinos ultragarso termiškai padeda sintezės nano hidroksiapatitas. Ultrason. Z. 18, 2011. 697-703.
  • Cengiz, B.; GOKCE, Y.; ,, N.; Aktas, Z.; Calimli, A. (2008): sintezė ir charakteristika hydroyapatite nanodalelių. Koloidinių ir paviršių A: fizikos. Aspektai 322; 2008.29-33.
  • Ignatevas, M.; Rybak, T.; Kolongai, G.; Scharff, W.; Marke, S. (2013): plazminis purškiamas hidroksiapatitas dangos su sidabro nanodalelių. ACTA Metallurgica slovaca, 19/1; 2013.20-29.
  • Jevtića, M.; Radulovićc, A.; Ignjatovića, N.; Mitrićb, M.; Uskoković, D. (2009): kontroliuojamas surinkimas iš poli (D, l-laktido-Co-glikolido)/hidroksiapatitas branduolys-Shell nanosferos pagal ultragarso švitinimo. ACTA Biomaterialia 5/1; 2009.208 – 218.
  • Kusrini, E.; Pudjiastuti, A. R.; Astutiningsih, S.; Harjanto, S. (2012): Pasirengimas hidroksiapatitas iš galvijų kaulų kombinuoti metodai ultragarso ir purškimo džiovinimo. Intl. conf. dėl chemijos, Bio-cheminių ir aplinkos mokslų (ICBEE ' 2012) Singapūras, gruodis 14-15, 2012.
  • Manafi, S.; Badiee, S.H. (2008): poveikis ultragarso dėl kristalizacijos nano-hidroksiapatitas per šlapias cheminis metodas. Ir J Pharma Sci 4/2; 2008.163-168
  • Ozhukil Kollatha, V.; , K.; Clossetb, R.; Luytena, J.; Trainab, K.; Mullensa, S.; Boccaccinic, A. R.; Clootsb, R. (2013): AC vs DC elektroforezės Nusodinimas iš hidroksiapatitas titano. Europos keramikos draugijos leidinys 33; 2013.2715 – 2721.
  • Poinern, G.E.J.; Brundavanam, R.K.; , X. Fawcett, D. (2012): mechaninės savybės Porous keramikos kilęs iš 30 nm dydžio dalelių pagrindu milteliai hidroksiapatitas potencialių kietųjų audinių inžinerijos programos. Amerikos leidinys Biomedicininės inžinerijos 2/6; 2012.278-286.
  • Poinern, G.J.E.; Brundavanam, R.; , X. Djordjevic, S.; Prokic, M.; Fawcett, D. (2011): šiluminė ir ultragarso įtaka nanometrų skalės hidroksiapatitas biologinės keramikos formavimas. Tarptautinis nanomedicinos leidinys 6; 2011.2083-2095.
  • Poinern, G.J.E.; Brundavanam, R.K.; Mondinos, N.; Jiang, Z.-T. (2009): sintezė ir apibūdinimas nanohidroksiapatitas naudojant ultragarsu padeda metodas. Ultrasonics sonochemistry, 16/4; 2009.469-474.
  • Soypan, I.; , Mel, M.; Ramesh, S.; Khalid, K. A: (2007): akutė hidroksiapatitas dirbtinių kaulų paraiškas. Mokslas ir technologijos pažangiosios medžiagos 8. 2007.116.
  • Suslick, K. S. (1998): Kirk Othmer enciklopedija "chemijos technologijos"; 4-oji Ed. J. Wiley & Sūnūs: Niujorkas, Vol. 26, 1998. 517-541.

Ultragarsiniai prietaisai, talpos ir gamybos, pavyzdžiui, UIP1500hd teikti visą pramoninės klasės.

Ultragarsinis prietaisas UIP1500hd su pratekėjimo reaktoriaus