Nanokompozīta hidrogēla sintēze, izmantojot ultrasonikāciju

Nanokompozītu hidrogēli vai nanogēli ir daudzfunkcionālas 3D struktūras ar augstu efektivitāti kā zāļu nesēji un kontrolētas izdalīšanās zāļu piegādes sistēmas. Ultrasonication veicina nano izmēra, polimēru hidrogēla daļiņu izkliedi, kā arī nanodaļiņu turpmāku iekļaušanu / iekļaušanu šajās polimēru struktūrās.

Nanogelu ultraskaņas sintēze

Ultraskaņas zondes tipa homogenizators UP400St nanokompozītu hidrogēlu vai nanogēlu dispersijai un sintēzei.Nanokompozītu hidrogēli ir trīsdimensiju materiālu struktūras, un tos var konstruēt tā, lai tiem būtu īpašas iezīmes, kas padara tos par spēcīgiem zāļu nesējiem un kontrolētas izlaišanas zāļu piegādes sistēmām. Ultrasonication veicina funkcionalizētu nano izmēra daļiņu sintēzi, kā arī sekojošu nanodaļiņu iekļaušanu / iekļaušanu trīsdimensiju polimēru struktūrās. Tā kā ultrasoniski sintezēti nanogēli var iekļūt bioaktīvos savienojumos savā nanomēroga kodolā, šie nano izmēra hidrogēli piedāvā lieliskas funkcijas.
Nanogēli ir hidrogēla nanodaļiņu ūdens dispersija, kas ir fiziski vai ķīmiski savstarpēji saistītas kā hidrofilo polimēru tīkls. Tā kā augstas veiktspējas ultraskaņa ir ļoti efektīva, ražojot nano-dispersijas, zondes tipa ultrasonikatori ir būtisks instruments, lai ātri un uzticami ražotu nanogēlus ar izcilām funkcijām.

Informācijas pieprasījums




Ņemiet vērā, ka mūsu Privātuma politika.


Ultraskaņas kavitācija veicina krustenisko sasaisti un polimerizāciju hidrogēla un nanogēla (nanokompozīta hidrogēla) sintēzes laikā. Ultraskaņas dispersija atvieglo nanomateriālu vienmērīgu sadalījumu hibrīda hidrogēla ražošanai.

Ultrasonikators UIP1000hdT ar stikla reaktoru nanokompozīta hidrogēla sintēzei

Ultrasoniski ražoto nanogēlu funkcijas

  • lieliska koloidālā stabilitāte un lielais īpatnējais virsmas laukums
  • var būt blīvi iepakots ar nanodaļiņām
  • ļauj kombinēt cietās un mīkstās daļiņas hibrīda kodolā / apvalka nanogēlā
  • augsts hidratācijas potenciāls
  • veicināt biopieejamību,
  • augsta pietūkuma / pietūkuma īpašības



 
Ultrasoniski sintezēti nanogēli tiek izmantoti daudzos lietojumos un nozarēs, piemēram,

  • farmaceitiskiem un medicīniskiem lietojumiem: piemēram, zāļu nesējs, antibakteriāls gēls, antibakteriāls brūču pārsējs
  • bioķīmijā un biomedicīnā gēnu piegādei
  • kā adsorbentu/biosorbentu ķīmiskos un vides lietojumos
  • audu inženierijā kā hidrogēli var atdarināt daudzu vietējo audu fizikālās, ķīmiskās, elektriskās un bioloģiskās īpašības

Gadījuma izpēte: cinka nanogēla sintēze, izmantojot sonoķīmisko ceļu

Shematiska blokshēma ZnO NPs un Carbopol/ZnO hibrīda nanodaļiņu gēla sintēzei. Pētījumā ultrasonicator UP400St tika izmantots ZnO nanodaļiņu nokrišņiem un nanogēla veidošanai. (adaptēts no Ismail et al., 2021)ZnO hibrīda nanodaļiņas var stabilizēt Carbopol gēlā, izmantojot facile ultraskaņas procesu: Ultraskaņas apstrāde tiek izmantota, lai vadītu cinka nanodaļiņu nokrišņus, kas pēc tam ultrasoniski ir savstarpēji saistīti ar Carbopol, lai izveidotu nano-hidrogēlu.
(2021) izgulsnēja cinka oksīda nanodaļiņas, izmantojot facile sonochemical ceļu. (Atrodiet ZnO nanodaļiņu sonoķīmiskās sintēzes protokolu šeit)
Pēc tam nanodaļiņas tika izmantotas, lai sintezētu ZnO nanogēlu. Tāpēc saražotie ZnO NP tika izskaloti ar dubultu dejonizētu ūdeni. 0,5 g Carbopol 940 tika izšķīdināts 300 ml dubultota dejonizēta ūdens, kam sekoja svaigi mazgātu ZnO NP pievienošana. Tā kā karbopols ir dabiski skābs, šķīdumam nepieciešama pH vērtības neitralizācija, pretējā gadījumā tas nesabiezētu. Tādējādi maisījums bija nepārtraukti apstrādāts ar ultraskaņu, izmantojot Hielscher ultrasonicator UP400S ar amplitūdu 95 un ciklu 95% 1 h. Pēc tam 50 ml trimetilamīna (TEA) kā neitralizējošu līdzekli (paaugstinot pH līdz 7) tika pievienoti pilienam ar nepārtrauktu ultraskaņu, līdz radās ZnO baltais gēls. Karbopoles sabiezēšana sākās, kad pH bija tuvu neitrālam pH .
Pētnieku komanda izskaidro ultrasonikācijas ārkārtīgi pozitīvo ietekmi uz nanogēla veidošanos, uzlabojot daļiņu un daļiņu mijiedarbību. Ultraskaņas ierosināta reakcijas maisījuma sastāvdaļu molekulārā uzbudināšana uzlabo sabiezēšanas procesu, ko veicina polimēra un šķīdinātāja mijiedarbība. Turklāt ultraskaņas apstrāde veicina Carbopol izšķīdināšanu. Turklāt ultraskaņas viļņu apstarošana uzlabo polimēra–ZnO NPs mijiedarbību un uzlabo sagatavotā Carbopol/ZnO hibrīda nanodaļiņu gēla viskoelastīgās īpašības.
Iepriekš redzamajā shematiskajā blokshēmā parādīta ZnO NPs un Carbopol/ZnO hibrīda nanodaļiņu gēla sintēze. Pētījumā ultrasonicator UP400St tika izmantots ZnO nanodaļiņu nokrišņiem un nanogēla veidošanai. (adaptēts no Ismail et al., 2021)

Ultrasoniski ražots nanogels, kas piekrauts ar cinka oksīda nanodaļiņām.

ZnO NPs sintezēts ar ķīmisko nokrišņu metodi ultrasonication ietekmē, kur (a) atrodas ūdens šķīdumā, un (b) ir ultrasoniski izkliedēts stabilā Carbopol bāzes hidrogēlā.
(pētījums un attēls: Ismail et al., 2021)

Lieta Stuy: Ultraskaņas sagatavošana Poly(metakrilskābe)/Montmorillonite (PMA / nMMT) Nanogel

(2020) demonstrēja veiksmīgu poli(metakrilskābes)/Montmorilonīta (PMA/nMMT) nanokompozīta hidrogēla sintēzi, izmantojot ultraskaņas redokspolimerizāciju. Parasti 1,0 g nMMT tika izkliedēts 50 ml destilēta ūdens ar ultrasonikāciju 2 stundas, lai izveidotu viendabīgu dispersiju. Ultraskaņas apstrāde uzlabo māla dispersiju, kā rezultātā uzlabojas hidrogēlu mehāniskās īpašības un adsorbcijas spēja. Suspensijai pa pilienam pievienoja metakrilskābes monomēru (30 ml). Maisījumam tika pievienots iniciatora amonija persulfāts (APS) (0,1 M), kam sekoja 1,0 ml TEMED paātrinātāja. Dispersiju 4 stundas 50 °C temperatūrā enerģiski maisīja ar magnētisko maisītāju. Iegūto viskozo masu mazgāja ar acetonu un žāvēja 48 stundas 70 °C temperatūrā krāsnī. Iegūtais produkts tika sasmalcināts un uzglabāts stikla pudelē. Dažādi nanokompozītu gēli tika sintezēti, mainot nMMT daudzumos 0,5, 1,0, 1,5 un 2,0 g. Nanokompozītu hidrogēli, kas sagatavoti, izmantojot 1,0 g nMMT, uzrādīja labākus adsorbcijas rezultātus nekā pārējie kompozīti, un tāpēc tos izmantoja turpmākai adsorbcijas izmeklēšanai.
Labajā pusē esošie SEM-EDX mikrogrāfi parāda to nanogēlu elementu un strukturālo analīzi, kas sastāv no montmorilonīta (MMT), nano-montmorilonīta (nMMT), poli(metakrilskābes)/nano-montmorilonīta (PMA/nMMT) un amoksicilīna (AMX)- un diklofenaka (DF) noslogota PMA/nMMT. SEM mikrogrāfi ierakstīti ar palielinājumu 1,00 KX kopā ar EDX

  • montmorilonīts (MMT),
  • nanomontmorilonīts (nMMT),
  • poli(metakrilskābe)/nanomontmorilonīts (PMA/nMMT),
  • un amoksicilīns (AMX)- un diklofenaks (DF) ar PMA/nMMT.

Ir novērots, ka neapstrādāts MMT ir parādā slāņainu lokšņu struktūru, kas parāda lielāku graudu klātbūtni. Pēc modifikācijas MMT loksnes tiek lobītas sīkās daļiņās, kas var būt saistītas ar Si2+ un Al3+ izvadīšanu no oktaedriskajām vietām. NMMT EDX spektram ir liels oglekļa procentuālais daudzums, kas galvenokārt var būt saistīts ar virsmaktīvo vielu, ko izmanto modificēšanai, jo galvenā CTAB sastāvdaļa (C19H42BrN) ir ogleklis (84%). PMA/nMMT parāda saskaņotu un gandrīz nepārtrauktu struktūru. Turklāt poras nav redzamas, kas attēlo pilnīgu nMMT lobīšanos PMA matricā. Pēc sorbcijas ar farmaceitiskām molekulām amoksicilīnu (AMX) un diklofenaku (DF) novēro izmaiņas PMA/nMMT morfoloģijā. Virsma kļūst asimetriska, palielinoties raupjai tekstūrai.
Māla bāzes nanoizmēra hidrogēlu izmantošana un funkcijas: Māla bāzes hidrogēla nanokompozīti ir paredzēti kā potenciāli super adsorbenti neorganisko un/vai organisko piesārņotāju uzņemšanai no ūdens šķīduma, pateicoties gan mālu, gan polimēru kombinētajām īpašībām, piemēram, bionoārdīšanās spējai, bioloģiskajai saderībai, ekonomiskajai dzīvotspējai, pārpilnībai, augstam īpatnējam virsmas laukumam, trīsdimensiju tīklam un pietūkuma / pietūkuma īpašībām.
(sal. ar Khan et al., 2020)

Ultrasoniski sintezēti nanogēli, kas piekrauti ar dažādām nanodaļiņām, piemēram, nano-montmorilonīta mālu.

SEM-EDX mikrogrāfi ar a) MMT, b) nMMT, c) PMA/nMMT un d) ar AMX un e) ar DF ielādētiem nanokompozītu hidrogēliem. Nanogēli tika sagatavoti, izmantojot ultrasonikāciju.
(pētījums un attēli: ©Khan et al. 2020)

Augstas veiktspējas ultrasonikatori hidrogēla un nanogēla ražošanai

Augstas veiktspējas ultrasonikatori hidrogēla un nanogēla ražošanai
Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas iekārtas hidrogēlu un nanogēlu sintēzei ar izcilām funkcijām. No maza un vidēja izmēra R&D un izmēģinājuma ultrasonikatori uz rūpnieciskām sistēmām komerciālai hidrogēla ražošanai nepārtrauktā režīmā, Hielscher Ultrasonics ir pareizais ultraskaņas procesors, lai segtu jūsu prasības hidrogēla / nanogēla ražošanai.

Kāpēc Hielscher Ultrasonics?

  • augsta efektivitāte
  • Tehnoloģijas
  • Uzticamība & Stabilitāti
  • Partijas & Iekļautās
  • jebkuram apjomam
  • inteliģenta programmatūra
  • viedās funkcijas (piemēram, datu protokolēšana)
  • Viegli un droši darboties
  • zemas uzturēšanas
  • CIP (tīrs vietā)

Zemāk redzamā tabula sniedz norādes par mūsu ultraskaņas aparātu aptuveno apstrādes jaudu:

partijas apjoms Plūsmas ātrums Ieteicamie ierīces
1 līdz 500mL 10 līdz 200 ml / min UP100H
10 līdz 2000mL 20 līdz 400 ml / min UP200Ht, UP400St
0.1 līdz 20L 0.2 līdz 4 l / min UIP2000hdT
10 līdz 100 l 2 līdz 10 l / min UIP4000hdT
15 līdz 150L 3 līdz 15L/min UIP6000hdT
nav | 10 līdz 100 l / min UIP16000
nav | lielāks klasteris UIP16000

Sazinies ar mums! / Uzdot mums!

Lūgt vairāk informācijas

Lūdzu, izmantojiet zemāk esošo formu, lai pieprasītu papildu informāciju par ultraskaņas procesoriem, lietojumprogrammām un cenu. Mēs labprāt apspriedīsim jūsu procesu ar jums un piedāvāsim jums ultraskaņas sistēmu, kas atbilst jūsu prasībām!









Lūdzu, ņemiet vērā mūsu Privātuma politika.


Iepriekš minētajā īsajā klipā ultrasonicator UP50H Izmanto, lai izveidotu hidrogēlu, izmantojot zemas molekulmasas gelatoru. Rezultāts ir pašdziedinošs supramolekulārs hidrogēls.
(Pētījums un filma: Rutgeerts et al., 2019)
Silīcija nanodaļiņu ultraskaņas dispersija hidrogēlā: Hielscher ultraskaņas homogenizators UP400St ātri un efektīvi izkliedē silīcija nanodaļiņas vienotā nanogēlā ar daudzfunkcijām.

Nanodaļiņu ultraskaņas dispersija hidrogēlā, izmantojot ultrasonikatoru UP400St

Video sīktēls



Literatūra/atsauces

Fakti ir vērts zināt

ZnO nanodaļiņu sonoķīmiskās sintēzes protokols

ZnO NP tika sintezēti, izmantojot ķīmisko nokrišņu metodi ultraskaņas apstarošanas ietekmē. Tipiskā procedūrā kā prekursors tika izmantots cinka acetāta dihidrāts (Zn(CH3COO)2·2H2O) un 30–33% amonjaka šķīdums (NH3) ūdens šķīdumā (NH4OH) kā reducētājs. ZnO nanodaļiņas tika ražotas, izšķīdinot atbilstošu daudzumu cinka acetāta 100 ml dejonizēta ūdens, lai iegūtu 0,1 M cinka jonu šķīduma. Pēc tam cinka jonu šķīdums tika pakļauts ultraskaņas viļņu apstarošanai, izmantojot Hielscher UP400S (400 W, 24 kHz, Berlīne, Vācija) 79% amplitūdā un ciklā 0,76 5 minūtes 40 ° C temperatūrā. Pēc tam amonjaka šķīdums tika pievienots pilienam cinka jonu šķīdumam ultraskaņas viļņu ietekmē. Pēc dažiem mirkļiem ZnO NPs sāka nogulsnēties un augt, un amonjaka šķīdums tika nepārtraukti pievienots, līdz notika pilnīga ZnO NP nogulsnēšanās.
Iegūtie ZnO NP vairākas reizes tika mazgāti, izmantojot dejonizētu ūdeni, un tika atstāti, lai nosēstos. Aizmugurē iegūtās nogulsnes tika žāvētas istabas temperatūrā.
(Ismail et al., 2021)

Kas ir Nanogels?

Nanogēli vai nanokompozītu hidrogēli ir hidrogēla veids, kura struktūrā ir nanodaļiņas, parasti diapazonā no 1 līdz 100 nanometriem. Šīs nanodaļiņas var būt organiskas, neorganiskas vai abu kombinācija.
Nanogēli tiek veidoti, izmantojot procesu, kas pazīstams kā šķērssaistīšana, kas ietver polimēru ķēžu ķīmisko savienošanu, lai izveidotu trīsdimensiju tīklu. Tā kā hidrogēlu un nanogēlu veidošanai nepieciešama rūpīga sajaukšana, lai mitrinātu polimēru struktūru, veicinātu šķērssaistīšanu un iekļautu nanodaļiņas, ultrasonication ir ļoti efektīva metode hidrogēlu un nanogēlu ražošanai. Hidrogēla un nanogēla tīkli spēj absorbēt lielu daudzumu ūdens, padarot nanogēlus ļoti hidratētus un tādējādi piemērotus plašam lietojumu klāstam, piemēram, zāļu piegādei, audu inženierijai un biosensoriem.
Nanogēla hidrogēli parasti sastāv no nanodaļiņām, piemēram, silīcija dioksīda vai polimēru daļiņām, kas ir izkliedētas visā hidrogēla matricā. Šīs nanodaļiņas var sintezēt, izmantojot dažādas metodes, tostarp emulsijas polimerizāciju, apgrieztās emulsijas polimerizāciju un sola-gēla sintēzi. Šīs polimerizācijas un sola-gēla sintēzes lielā mērā gūst labumu no ultraskaņas uzbudinājuma.
No otras puses, nanokompozītu hidrogēli sastāv no hidrogēla un nanofillera, piemēram, māla vai grafēna oksīda, kombinācijas. Nanofillera pievienošana var uzlabot hidrogēla mehāniskās un fizikālās īpašības, piemēram, tā stingrību, stiepes izturību un izturību. Šeit spēcīgās ultraskaņas izkliedes spējas atvieglo nanodaļiņu vienmērīgu un stabilu sadalījumu hidrogēla matricā.
Kopumā nanogēla un nanokompozītu hidrogēliem ir plašs potenciālo lietojumu klāsts tādās jomās kā biomedicīna, vides attīrīšana un enerģijas uzglabāšana to unikālo īpašību un funkciju dēļ.

Nanogela pielietojumi medicīniskajā ārstēšanā

Nanogēla veids medikaments slimība Aktivitāte Atsauces
PAMA-DMMA nanogēli Doksorubicīnu Vēzis Izdalīšanās ātruma pieaugums, samazinoties pH vērtībai. Augstāka citotoksicitāte pie pH 6,8 šūnu dzīvotspējas pētījumos (2010)
Nanogēli uz hitozāna bāzes, kas dekorēti ar hialuronātu Fotosensibilizatori, piemēram, tetra-fenil-porfirīna-tetra-sulfonāts (TPPS4), tetra-fenil-hlora-tetra-karboksilāts (TPCC4) un hlorīns e6 (Ce6) Reimatiski traucējumi Ātri uzņem (4 h) makrofāgi un uzkrājas citoplazmā un organellās (2010)
PCEC nanodaļiņas pluronskābes hidrogēlos Lidokaīna Vietējā anestēzija Izgatavota ilgstoša infiltrācijas anestēzija aptuveni 360 min (2009)
Poli(laktīdu-koglikolskābe) un hitozāna nanodaļiņas, kas disperģētas HPMC un Karbopola gelā Spantide II Alerģisks kontaktdermatīts un citi ādas iekaisuma traucējumi Nanogelinncreases potenciāls spantida II perkutānai piegādei (2012)
pH jutīgi polivinilpirolidona-poli (akrilskābes) (PVP/PAAc) nanogēli Pilokarpīns Ilgstoši uzturiet pietiekamu pilokarpīna koncentrāciju darbības vietā (2013)
Šķērssaistīts poli (etilēnglikols) un polietilēnamīns Oligonukleotīdi Neirodeģeneratīvās slimības Efektīvi transportēts pa BBB. Transporta efektivitāte vēl vairāk palielinās, ja nanogēla virsma tiek modificēta ar transferīnu vai insulīnu Vinogradovs u.c. (2004)
Holesterīnu nesošie pullulan nanogeli Rekombinantā peļu interleikīna-12 Audzēja imūnterapija Ilgstošas darbības nanogels (2013)
Poli(N-izopropilakrilamīds) un hitozāns Hipertermijas vēža ārstēšana un mērķtiecīga zāļu piegāde Termosensitīvs magnētiski modificēts (2013)
Šķērssaistīts sazarots polietilēnamīna un PEG Polyplexnanogel tīkls Fludarabīns Vēzis Paaugstināta aktivitāte un samazināta citotoksicitāte (2013)
Biosaderīgs holesterīna nesošā pullulāna nanogels Kā mākslīgais šoperons Alcheimera slimības ārstēšana Inhibēt amiloīda β-proteīna agregāciju (2006)
DNS nanogels ar fotogrāfiju šķērssaistīšanu Ģenētiskais materiāls Gēnu terapija Kontrolēta plazmīdu DNS piegāde Lī u.c. (2009)
Karbopola/cinka oksīda (ZnO) hibrīda nanodaļiņu gels ZnO nanodaļiņas Antibakteriāla iedarbība, baktēriju inhibitors (2021)

Tabula adaptēta no Swarnali et al., 2017


Augstas veiktspējas ultrasonics! Hielscher produktu klāsts aptver visu spektru no kompaktā laboratorijas ultrasonikatora virs stenda vienībām līdz pilnas rūpniecības ultraskaņas sistēmām.

Hielscher Ultrasonics ražo augstas veiktspējas ultraskaņas homogenizatorus no Laboratorija lai rūpnieciskais izmērs.

Mēs priecāsimies apspriest jūsu procesu.

Sazināsimies.