Hielscher tecnologia de ultra-som

Ultrasonically Polihydroxylated C60 (Fullerenol)

  • A água-solúvel importantes o fullerene de C60, chamado fullerenol ou fullerol, é um scavenger radical livre forte e é usado conseqüentemente como um antioxidante nos suplementos e nos fármacos.
  • A hidroxilação ultra-sônica é uma reação rápida e simples de uma etapa, que é usada para produzir o C60 polichidroxilado solúvel em água.
  • O C60 solúvel em água, sintetizado por ultrasonicamente, tem qualidade superior e é usado para aplicações farmacêuticas e de alto desempenho.

Síntese ultrassônica de uma etapa de C60 Policrocylated

A cavitação ultra-sônica é a técnica superior para produzir os fullerenes importantes de alta qualidade do C60, que são água-solúveis e podem conseqüentemente ser usados em várias aplicações no Pharma, na medicina e na indústria. Afreen et al (2017) desenvolveram uma síntese ultra-sônica rápida e simples de livre de contaminação polihidroxilada C60 (também conhecido como fullerenol ou fullerol). A reação ultra-sônica de uma etapa usa H2O2 e está livre do uso de reagentes hidroxilados adicionais, ou seja, NaOH, H2ASSIM4, e catalisadores de transferência de fase (PTC), que causam impurezas no fullerenol sintetizado. Isso faz com que a síntese de fullerenol ultra-sônico é uma abordagem mais limpa para produzir fullerenol; ao mesmo tempo, é uma maneira mais fácil e mais rápida de produzir C60 de alta qualidade e solúvel em água.

Hidroxilação ultra-sônica de C60 para produzir C60 solúvel em água (fullerenol)

Caminhos possíveis da reação na síntese ultra-som-ajudada do fullerenol na presença de Dil. H2O2 (30%).
Fonte: Afreen et al. 2017

Síntese ultra-sônica de água-solúvel C60 – Passo a passo

UP200St-200W poderoso processador ultra-sônicoPara a preparação rápida, simples e verde do C60 polichidroxilado, que é solúvel em água, 200 mg de C60 puro é adicionado a 20mL 30% H2O2 e sonicated com um processador ultra-sônico, como o UP200Ht ou UP200St. Os parâmetros do sonication eram amplitude de 30%, 200 W no modo pulsado por 1 h na temperatura ambiente. A embarcação da reação é coloc em um banho de água refrigerado do circulador a fim manter a temperatura dentro da embarcação na temperatura ambiental. Antes de sonication, C60 é immiscível em H aquoso2O2 e é uma mistura heterogênea incolor, que se transforma em uma cor marrom claro após 30 min de ultrasonication. Subseqüentemente, nos 30 minutos seguintes do ultrasonication transforma-se em uma dispersão marrom completamente escura.
Doador hidroxilo: intensa ultrasonicamente gerada (= acústico) cavitação cria radicais como cOH, cOOH e cH de H2O e H2O2 Moléculas. O uso de H2O2 em meios aquosos é uma abordagem mais eficiente para introduzir-OH grupos na gaiola C60 em vez de apenas usando H2O para a síntese de fullerenol. H2O2 desempenha um papel importante na intensificação da hidroxilação ultra-sônica.

Hidroxilação ultra-sônica de C60 usando Dil. H2O2 30 é uma reação facile e rápida de um passo para preparar fullerenol. Exigindo somente um curto período de tempo para a reação, a reação ultra-sônica oferece uma aproximação verde e limpa com uma exigência de baixa energia, evitando o uso de todos os reagentes tóxicos ou corrosivos para a síntese, e reduzindo o número de solventes exigidos para o separação e purificação de C60 (OH)8∙ 2H2O.

Processador ultra-sônico UP400St (400W) para homogeneização, dispersão, emulsificação e aplicações sonoquímicas.

UP400St (400W, 24 kHz) é um poderoso dispersor ultra-sônico

Pedido de informação





Via ultra-sônica da Polihidroxilação

Quando ondas intensas de ultra-som são acopladas em um líquido, alternando ciclos de baixa pressão/alta pressão criam bolhas de vácuo no líquido. As bolhas do vácuo crescem sobre diversos ciclos até que não possam absorver mais energia, de modo que collaps violentamente. Durante o colapso da bolha extrema efeitos físicos, tais como alta temperatura e pressão diferenciais, ondas de choque, microjatos, turbulências, forças de cisalhamento, etc. Este fenômeno é conhecido como ultra-som ou cavitação acústica. Estas forças intensas da cavitação ultra-sônica decompõem as moléculas aos radicais de cOH e de cOOH55. Afreen et al (2017) assumem que a reação pode progredir em duas vias simultaneamente. radicais coh como espécies reativas de oxigênio (ROS) anexar na gaiola C60 para dar fullerenol (caminho I), e/ou – Oh e COOH radicais atacam o elétron deficiente C60 ligações duplas em uma reação nucleofílica e isso leva à formação de fulereno epóxido [C60On] como um intermediário na primeira etapa (trajeto II) que é similar ao mecanismo da reação de Bingel. Além disso, o ataque repetido de cOH (ou cOOH) em C60O através de uma reação de SN2 resulta em fulereno polihidroxilado ou fullerenol.
O epoxidação repetido pode ocorrer que produz grupos sucessivos do epóxido por exemplo, C60O2 e C60O3. Estes grupos do epóxido podiam ser candidatos possíveis para gerar outros intermediários por exemplo o epóxido hidroxilados do fulereno durante sonolysis (= decomposição sonoquímica). Adicionalmente, a abertura subseqüente do anel de C60 (OH) xOy com cOH pode conduzir à formação de fullerenol. A formação destes intermediários durante o sonolysis de H2O2 ou H2O na presença de C60 é inevitável, e sua presença no fullerenol final (embora em uma quantidade de traço) não pode ir sem nota. No entanto, porque eles só estão presentes em quantidades de traço no fullerenol eles não são esperados para causar qualquer impacto significativo. [Afreen et al 2017:31936]

Ultrasonicators de alto desempenho

Hielscher ultrasonics fornece processadores ultra-sônicos para suas necessidades específicas: se você quiser proceda pequenos volumes em escala de laboratório ou produzir fluxo de grande volume em escala industrial, amplo portfólio da Hielscher de ultra-som de alto desempenho processadores oferece a solução perfeita para a sua aplicação. A saída do poder superior, o adjustability preciso e a confiabilidade de nossos ultrasonicators certificam-se de que suas exigências do processo estão cumpridas. As telas de toque de Digitas e a gravação automática dos dados dos parâmetros ultra-sônicos em um cartão integrado do SD fazem a operação e o controle de nossos dispositivos ultra-sônicos muito user-friendly.
A robustez do equipamento de ultra-sons de Hielscher permite a operação 24/7 de serviço pesado e em ambientes exigentes.
A tabela abaixo dá-lhe uma indicação da capacidade de processamento aproximado de nossos ultrasonicators:

Volume batch Quociente de vazão Dispositivos Recomendados
1 a 500mL 10 a 200 mL / min UP100H
10 a 2000 mL 20 a 400 mL / min UP200Ht, UP400St
0.1 a 20L 00,2 a 4 L / min UIP2000hdT
10 a 100L 2 de 10L / min UIP4000hdT
n / D. 10 a 100L / min UIP16000
n / D. maior aglomerado de UIP16000

Contate-Nos! / Pergunte-nos!

Solicite mais informações

Use o formulário abaixo, se desejar solicitar informações adicionais sobre homogeneização ultra-sônica. Teremos o maior prazer em oferecer-lhe um sistema ultra-sônico que atenda aos seus requisitos.









Por favor, note que o nosso Política de Privacidade.


Hielscher ultrasonics fabrica ultrasonicators de alto desempenho para aplicações sonoquímicas.

Processadores ultra-sônicos de alta potência do laboratório à escala piloto e industrial.

Literatura / Referências

  • Sadia Afreen, Kasturi Muthoosamy, Sivakumar Manickam (2018): química sono-nano: uma nova era de sintetizar nanomateriais de carbono polihidroxilados com grupos hidroxilo e seus aspectos industriais. Ultrasonics Sonochemistry 2018.
  • Sadia Afreen, Kasturi Muthoosamy, Sivakumar Manickam (2017): hidratação ou hidroxilação: síntese direta de fullerenol de fulereno puro [C60] via cavitação acústica na presença de peróxido de hidrogênio. RSC adv., 2017, 7, 31930-31939.
  • Grigory V. Andrievsky, Vadim I. Bruskov, Artem A. Tykhomyrov, Sergey V. Gudkov (2009): peculiaridades dos efeitos antioxidantes e radioprotetores dos nanostuctures hidratados de C60 fulereno in vitro e in vivo. Biologia radical livre & Medicina 47, 2009. 786 – 793.
  • Mihajlo Gigov, Borivoj Adnađević, Borivoj Adnađević, Jelena D. Jovanovic (2016): efeito do campo ultra-sônico na cinética isotérmica da polihidroxilação de fulereno. Ciência da sinterização 2016, 48 (2): 259-272.
  • Hirotaka Yoshioka, Naoko YUI, Kanaka Yatabe, Hiroto Fujiya, Haruki Musha, Hisateru Niki, rie Karasawa, Kazuo Yudoh (2016): os fulerenos de C60 Polihidroxilados impedem a atividade catabólica de Chondrocyte em concentrações de nanomolar em osteoartrite. Diário de osteoartrite 2016, 1:115.


Fatos, vale a pena conhecer

C60 fullerenes

A C60 fulereno (também conhecido como buckyball ou Buckminster fulereno) é uma molécula que é construída a partir de 60 átomos de carbono, dispostos como 12 pentágonos e 20 hexágonos. A forma de uma molécula C60 assemelha-se a uma bola de futebol. O C60 fullerens são um antioxidante não-tóxico mostrando uma potência 100 – 1000 maior do que a vitamina E. Embora o C60 em si não seja solúvel em água, muitos derivados de fulereno altamente solúveis em água, como o fullenerol, foram sintetizados.
C60 fullerens são usados como antioxidante e como biofarmacêutico. Outras aplicações incluem ciência material, fotovoltaica orgânica (OPV), catalisadores, em purificação de água e proteção contra riscos biológicos, energia portátil, veículos e dispositivos médicos.

Solubilidade de C60 puro:

  • na água: não solúvel
  • em dimetil sulfóxido (DMSO): não solúvel
  • em tolueno: solúvel
  • em benzeno: solúvel
Estrutura de superfície de C60 fulerenos (Buckminster fulerenos, buckyballs)

Estrutura de superfície de C60 Fulerenes
Fonte: Yoshioka et al. 2016

Polyhydroxylated C60/Fullenerols

Fullernerol ou desde são moléculas de C60 polihidroxiladas (C60 fullereno hidratado: C60O HyFn). A reação de hidrolisação introduz grupos hidroxilo (-OH) à molécula C60. As moléculas C60 com mais de 40 grupos hidroxilo têm uma maior solubilidade de água (> 50 mg/mL). Estes existem como monodispersar nanopartículas em água, e têm um efeito de polimento valente. Eles exibem propriedades antioxidantes e anti-inflamatórias superiores. Fulerenos polichidroxilados (fullerenóis; C60 (OH) n) podem ser dissolvidos em alguns álcoois e, em seguida, precipitados em um processo eletroquímico, criando um filme de nanocarbono no ânodo. As películas de fullerenol são usadas como um revestimento biocompatível, inerte aos objetos biológicos e pode facilitar a integração de objetos não-biológicos em tecidos do corpo.
Solubilidade de Fullenerol:

  • na água: solúvel, pode alcangar > 50 mg/mL
  • em dimetil sulfóxido (DMSO): solúvel
  • em metanol: ligeiramente solúvel
  • em tolueno: não solúvel
  • em benzeno: não solúvel

Cor: Fullerenol tendo mais de 10-OH grupos exibem uma cor marrom escuro. Com um número crescente de – OH grupos, a cor muda gradualmente de marrom escuro para amarelo.

A água-solúvel, o C60 importantes pode ser sintetizado usando o ultrasonics

Solubilidade da solubilidade de C60 (OH) 8.2 H2O em comparação com C60 em diferentes solventes. Fonte: Afreen et al. 2017

Aplicações e uso de Fullerenols:

  1. Farmacêutica: reagentes de diagnóstico, super drogas, cosméticos, ressonância magnética nuclear (RMN) com o desenvolvedor. Afinidade do ADN, drogas do anti-HIV, drogas anticancerígenas, drogas da quimioterapia, aditivos dos cosméticos e pesquisa científica. Comparado com o formulário pristine, os fulerenos importantes têm umas aplicações mais potenciais devido a sua solubilidade realçada da água. Verificou-se que desde pode reduzir a cardiotoxicidade de algumas drogas e inibir o HIV-protease, vírus da hepatite C e crescimento anormal das células. Além disso, eles exibiram excelentes habilidades de eliminação de radicais livres contra espécies reativas de oxigênio e radicais condições fisiológicas.
  2. Energia: bateria solar, célula de combustível, bateria secundária.
  3. Indústria: material resistente ao desgaste, flama-materiais retardadores, lubrificantes, aditivos do polímero, membrana de capacidade elevada, catalizador, diamante artificial, liga dura, líquido viscoso elétrico, filtros da tinta, revestimentos de capacidade elevada, revestimentos retardadores de fogo, fabricação de materiais bioativos, materiais de memória, incorporado molecular e outras características, materiais compósitos etc.
  4. Indústria da informação: meio recorde do semicondutor, materiais magnéticos, tinta de impressão, tonalizador, tinta, finalidades especiais de papel.
  5. Peças eletrônicas: semicondutores supercondutores, diodos, transistores, indutor.
  6. Materiais ópticos, câmera eletrônica, tubo de exibição de fluorescência, materiais ópticos não lineares.
  7. Ambiente: adsorção de gás, armazenamento de gás.