Nanokomponska hidrogelska sinteza z ultrasonikacijo

Nanokomponentni hidrogeli ali nanogeli so multifunkcialne 3D strukture z visokimi učinkovitostmi kot nosilci drog in nadzorovano sproščanje sistemov za dostavo drog. Ultrasonication spodbuja disperzijo nano-velikih, polimernih hidrogel delcev, kot tudi posljednega vključitev/vključitev nanodelcev v te polimerne strukture.

Ultrazvočna sinteza nanogels

Ultrazvočni homogenizer tipa sonde UP400St za disperzijo in sintezo nanokomponitnih hidrogelov ali nanogelov.Nanokomponisni hidrogeli so tridimenzionalne materialne strukture in so lahko zasnovani tako, da izkažejo posebne značilnosti, zaradi česar so močni nosilci drog in nadzorovani sistemi za dostavo drog. Ultrasonication spodbuja sintezo funkcionalno nano-velikosti delcev, kot tudi posljedična vključitev/vključitev nanodelcev v tridimenzionalne polimerne strukture. Ker ultrazvočno sintetizirano nanogeli lahko ujame bioaktivne spojine znotraj svojega nanoscale jedra, ti nano-veliki hidrogeli ponujajo velike funkcionalnosti.
Nanogeli so vodna disperzija hidrogelskih nanodelcev, ki so fizično ali kemično navzkrižno povezani kot hidrofilno polimerno omrežje. Ker je ultrazvok z visoko zmogljivostjo zelo učinkovit pri proizvodnji nano-disperzije, so ultrasonicatorji tipa sonde ključno orodje za hitro in zanesljivo proizvodnjo nanogelov z vrhunskimi funkcijami.

Prošnja za informacije




Upoštevajte naše Politika zasebnosti.


Ultrazvočna kavitacija spodbuja navzkrižno povezovanje in polimerizacijo med hidrogel in nanogel (nanokomponit hidrogel) sintezo. Ultrazvočna disperzija omogoča enotno porazdelitev nanomaterialov za hibridno hidrogel izdelavo.

ultrazvočni uIP1000hdT s steklenim reaktorjem za sintezo nanokomponitnega hidrogela

Funkcionalnosti ultrazvočno proizvedenih nanogel

  • odlično koloidno stabilnost in veliko specifično površino
  • lahko gosto pakiran z nanodelci
  • omogočajo združevanje trdih in mehkih delcev v hibridnem jedru/lupini nanogela
  • visoko hidracijo potenciala
  • spodbujanje biološke uporabnosti
  • visoke lastnosti otekline / odtekanje



 
Ultrazvočno sintetizizirani nanogeli se uporabljajo v številnih aplikacijah in panogah, npr.

  • za farmacevtske in medicinske aplikacije: npr. nosilec zdravil, antibakterijski gel, antibakterijsko prelivanje ran
  • biokemijo in biomedicino za dostavo genov
  • kot adsorbent/biosorbent v kemičnih in okoljskih aplikacijah
  • v tkivnem inženiringu kot hidrogeli lahko posnemajo fizikalne, kemijske, električne in biološke lastnosti številnih domorodnih tkiv

Študija primera: Sinteza cinka nanogela prek sonokemične poti

Shematski diagram poteka za sintezo ZnO NPs in Carbopol/ZnO hibridnega nanodelčnega gela. V študiji so ultrasonicator UP400St uporabljali za padavine nanodelcev ZnO in nanogel tvorb. (prilagojeno iz ismail et al., 2021)ZnO hibridni nanodelci se lahko stabilizirajo v Carbopol gelu preko facile ultrazvočni proces: Sonication se uporablja za pogon padavin cinka nanodelcev, ki so nato ultrazvočno crosslinked z Carbopol za oblikovanje nano-hidrogel.
Ismail et al. (2021) padavine cinkovega oksida nanodelci preko facile sonokemične poti. (Poiščite protokol za sonokemično sintezo nanodelcev ZnO tukaj).
Nato so nanodelci uporabili za sintezo nanogela ZnO. Zato so proizvedene ZnO NP izplaknile z dvojno deionizirano vodo. 0,5 g zdravila Carbopol 940 je bilo raztopljene v 300 ml podvojene deionizirane vode, ki ji je sledil dodatek sveže izpihanih ZnO NP. Ker je Karbopol naravno kislo, je za raztopino potrebna nevtralizacija pH vrednosti, sicer se ne bi zgostila. Tako je bila mešanica neprekinjeno sonication uporabo Hielscher ultrasonicator UP400S z amplitude 95 in cikel 95% za 1 h. Nato je bilo 50 ml trimetilamina (TEA) kot nevtralizirajočega sredstva (dvig pH na 7) dodano kapro pod neprekinjeno sonication, dokler ni prišlo do nastanek belega gela ZnO. Zgoščenje Karbopola se je začelo, ko je bil pH blizu nevtralne pH .
Raziskovalna ekipa pojasnjuje izredno pozitivne učinke ultrasonication na nanogel tvorba z okrepljeno interakcijo delcev in delcev. Ultrazvočno začeta molekularna agitacija sestavin v reakcijski mešanici povečuje proces zgoščevanja, ki ga spodbujajo interakcije s polimerom in topilom. Poleg tega sonication spodbuja raztapljanje Karbopola. Poleg tega ultrazvočno obsevanje valov krepi interakcijo polimera–ZnO NPs in izboljšuje viskoelastična lastnosti pripravljenega Karbopol/ZnO hibridnega nanodelca gela.
Zgornji shematski diagram poteka prikazuje sintezo ZnO NPs in Carbopol/ZnO hibridnega nanodelčnega gela. V študiji so ultrasonicator UP400St uporabljali za padavine nanodelcev ZnO in nanogel tvorb. (prilagojeno iz ismail et al., 2021)

Ultrazvočno proizveden nanogel, naložen z nanodelci cinkovega oksida.

ZnO NP sintetizirajo s kemijsko metodo padavin pod učinkom ultrasonication, kjer (a) je v vodni raztopini, in (b) se ultrazvočno razprši v stabilen hidrogel na osnovi Ogljika.
(študija in slika: Ismail et al., 2021)

Primer Stuy: Ultrazvočna priprava poli(metakrilne kisline)/Montmorillonite (PMA/nMMT) Nanogel

Khan et al. (2020) je dokazal uspešno sintezo poli(metakrilne kisline)/Montmorillonita (PMA/nMMT) nanokomponitnega hidrogela z ultrazvokom podprto redoks polimerizacijo. Običajno je bilo 1,0 g nMMT razpršeno v 50 ml destilirana voda z ultrasonication za 2 h tvoriti homogeno disperzijo. Sonication izboljšuje disperzijo gline, kar ima za posledico izboljšane mehanske lastnosti in adsorpcijo zmogljivosti hidrogelov. V suspenzijo so dodali monomer metakrilne kisline (30 ml). Inicijator amonijev persulfat (APS) (0,1 M) je bil dodan zmesi, ki ji je sledilo 1,0 ml TEMED pospeševalnika. Disperzijo je za 4 h pri 50 °C močno mešala magnetna razdraženost. Posledčna viskozno maso so acetonom izplili in izsušili 48 h pri 70 °C v pečici. Posledičen izdelek je bil zmleti in shranjen v stekleni steklenici. Različni geli nanokomponita so bili sintetiizirani tako, da so se nMMT razlikovali v količinah 0,5, 1,0, 1,5 in 2,0 g. Nanokomponidne hidrogele, pripravljene z uporabo 1,0 g nMMT, so upodobljene boljše rezultate adsorpcije kot ostali sestavki in so se zato uporabljale za nadaljnjo preiskavo adsorpcije.
V mikrografih SEM-EDX na desni je prikazana elementarna in strukturna analiza nanogelov, ki sestojijo iz montmorillonita (MMT), nano-montmorillonita (nMMT), poli(met Akrilna kislina)/nano-montmorillonite (PMA/nMMT) i amoksicilin (AMX)- i diklofenak (DF)-natovoreni PMA/nMMT. Mikrografi SEM, zabeleženi z povečavo 1,00 KX skupaj z EDX

  • montmorillonite (MMT),
  • nano-montmorillonite (nMMT),
  • poli(metakrilna kislina)/nano-montmorillonite (PMA/nMMT),
  • amoksicilin (AMX)- in nadiclofenak (DF) naložen PMA/nMMT.

Opaziti je treba, da surovi MMT dolguje plastijo strukture lista, ki kaže prisotnost večjih zrn. Po spremembi se listov MMT izloča v drobne delce, ki so lahko posledica izločanja Si2+ in Al3+ iz oktaedralnih mest. EDX spekter nMMT je visok odstotek ogljika, ki je lahko predvsem posledica površinsko aktivne snovi, ki se uporablja za spremembo kot glavna sestavina CTAB (C19H42BrN) ogljika (84 %). PMA/nMMT prikazuje usklajeno in skoraj sočasno strukturo. Poleg tega niso vidne pore, ki prikazuje popolno piling nMMT v PMA matriko. Po sorpciji s farmacevtskimi molekulami amoksicilin (AMX) in diclofenak (DF) opazimo spremembe morfologije PMA/nMMT. Površina postane asimetrična s povečanjem grobe tekstura.
Uporaba in funkcionalnosti glinenih hidrogelov na osnovi gline: hidrogelski nanokompositi na osnovi gline so potencialni super adsorbenti za vnos anorganskih in/ali organskih kontaminantov iz vodne raztopine zaradi kombiniranih značilnosti gline in polimerov, Na primer biorazgradljivost, biokompatibilnost, ekonomska sposobnost preživetja, izobilje, visoka specifična površina, tridimenzionalna mreža, i oteklina / de-oteklina.
(prim. Khan et al., 2020)

Ultrazvočno sintetizirajo nanogele, naložene z različnimi nanodelci, kot so nano-montmorillonite glina.

SEM-EDX mikrografi (a) MMT, (b) nMMT, (c) PMA/nMMT in (d) amx- in (e) nanokomponitnih hidrogelov, naloženih z DF. Nanogeli so bili pripravljeni z ultrasonication.
(študija in slike: ©Khan et al. 2020)

Ultrasonicatorji visoke zmogljivosti za proizvodnjo hidrogel in nanogel

Ultrasonicatorji visoke zmogljivosti za proizvodnjo hidrogel in nanogel
Hielscher Ultrasonics proizvaja visokozmogično ultrazvočno opremo za sintezo hidrogelov in nanogels z vrhunsko funkcionalnost. Iz majhnih in srednjih velikosti R&D in pilot ultrasonicators za industrijske sisteme za komercialno hidrogel proizvodnjo v neprekinjenem načinu, Hielscher Ultrasonics ima pravico ultrazvočni procesor za pokrivanje vaše zahteve za proizvodnjo hidrogel / nanogel.

Zakaj Hielscher Ultrazvočna?

  • visoka učinkovitost
  • Najmotejša tehnologija
  • zanesljivost & robustnost
  • serije & v vrsti
  • za vsako količino
  • Inteligentna programska oprema
  • pametne funkcije (npr. protokoliranje podatkov)
  • Enostavna in varna za delovanje
  • Nizki stroški vzdrževanja
  • CIP (čisto mesto)

V spodnji tabeli vam daje podatek o približni zmogljivosti obdelave naših ultrasonicators:

serija VolumePretokPriporočena naprave
1 do 500ml10 do 200 ml / minUP100H
10 do 2000 ml20 do 400ml / minUP200Ht, UP400St
00,1 do 20L00,2 do 4L / minUIP2000hdT
10 do 100L2 do 10L / minUIP4000hdT
15 do 150L3 do 15L/minUIP6000hdT
ni podatkov10 do 100L / minUIP16000
ni podatkovvečjagruča UIP16000

Kontaktiraj nas! / Vprašajte nas!

Vprašajte za več informacij

Prosimo, uporabite spodnji obrazec, da zahteva dodatne informacije o ultrazvočni procesorji, aplikacije in ceno. Mi bo z veseljem razpravljali vaš proces z vami in vam ponudimo ultrazvočni sistem, ki izpolnjuje vaše zahteve!









Prosimo, upoštevajte naše Politika zasebnosti.


V zgornjem kratkem posnetku ultrazvočnikator UP50H se uporablja za oblikovanje hidrogel z uporabo nizko molekularno težo gelator. Rezultat so samoocelitveni supramolekularni hidrogeli.
(Študija in film: Rutgeerts et al., 2019)
Ultrazvočna disperzija silicijevih nanodelcev v hidrogel: Hielscher ultrazvočni homogenizer UP400St hitro in učinkovito razprši silicijev nanodelce v enoten nanogel z večfunkcijo.

Ultrazvočna disperzija nanodelcev v Hydrogel z uporabo ultrazvočnega UP400St

Video sličica



Literatura/reference

Dejstva je treba vedeti

Protokol za sonokemično sintezo nanodelcev ZNO

ZnO NP so sintetizirala s kemično metodo padavin pod učinkom ultrazvočnega obsevanja. V tipičnem postopku so uporabili cinkov acetat dihidrat (Zn(CH3COO)2·2H2O) kot predhodnja in raztopino amoniaka 30–33% (NH3) v voski raztopini (NH4OH) kot redukcijo. Nanodelci ZnO so bili proizvedeni z raztapljanjem ustrezne količine cinkovega acetata v 100 ml deionizirane vode za proizvodnjo 0,1 M raztopine cinkovih ionov. Nato je bila raztopina cinkovih ionov izpostavljena ultrazvočnemu obsevanju valov z uporabo Hielscher UP400S (400 W, 24 kHz, Berlin, Nemčija) pri amplitudi 79% in ciklu 0,76 za 5 min pri temperaturi 40 .C. Nato je bila raztopina amonijaka dodana v kapljico raztopini cinkovih ionov pod vplivom ultrazvočnih valov. Po nekaj trenutkih so ZnO NP začele padavine in rasti, raztopina amonijaka pa je bila nenehno dodana, dokler se niso pojavile popolne padavine ZnO NP.
Pridobljene ZnO NP so večkrat umili z deionizirano vodo in so bili izpustili, da bi se umirili. Posušene padavine so se posušile pri sobni temperaturi.
(Ismail et al., 2021)

Kaj so nanogeli?

Nanogeli ali nanokomponitični hidrogeli so vrsta hidrogela, ki v svojo strukturo vključuje nanodelce, običajno v razponu 1-100 nanometrov. Ti nanodelci so lahko organski, anorganski ali kombinacija obeh.
Nanogeli se oblikujejo skozi proces, znan kot crosslinking, ki vključuje kemično vezavo polimernih verig za oblikovanje tridimenzionalnega omrežja. Ker je za nastanek hidrogelov in nanogelov potrebno temeljito mešanje za hidracijo polimerne strukture, za spodbujanje križanja in vključitev nanodelcev, je ultrasonication zelo učinkovita tehnika za proizvodnjo hidrogelov in nanogelov. Hidrogel in nanogel omrežja so sposobni absorbirati velike količine vode, zaradi česar nanogeli visoko hidrirani in tako primerni za široko paleto aplikacij, kot so dostava drog, tkivni inženiring, in biosensorji.
Nanogeli hidrogeli so običajno sestavljeni iz nanodelcev, kot so silicijev ali polimerni delci, ki se razpršijo po celotni hidrogelski matriki. Te nanodelce lahko sintetizirajo z različnimi metodami, vključno z emulzijo polimerizacijo, inverzno emulzijo polimerizacijo, in sol-gel sintezo. Te polimerizacije in sol-gel sinteze imajo veliko koristi od ultrazvočne vznemirjenosti.
Nanokomponidne hidrogele po drugi strani pa je sestavljena iz kombinacije hidrogela in nanofillerja, kot sta glina ali grafen oksid. Dodajanje nanofillerja lahko izboljša mehanske in fizikalne lastnosti hidrogela, kot so njegova trdota, natezna trdnost in žilavost. Tu močno disperzijo zmogljivosti sonication olajšajo enotno in stabilno porazdelitev nanodelcev v hidrogel matriko.
Na splošno imajo nanogeli in nanokomponitski hidrogeli široko paleto potencialnih aplikacij na področjih, kot so biomedicina, sanacija okolja in shranjevanje energije zaradi svojih edinstvenih lastnosti in funkcionalnosti.

Aplikacije zdravila Nanogel za medicinska zdravljenja

Vrsta nanogela zdravilo bolezen Dejavnost Sklicevanja
PaMA-DMMA nanogeli doksorubicin RakPovečajte hitrost sproščanja, ko se je vrednost pH zmanjšala. Višja citotoksičnost pri pH 6,8 v študijah o sposobnosti preživetja celicDu et al. (2010)
Nanogeli na osnovi chitosana, okrašeni s hialuronatomFotosenzitizerji, kot so tetra-fenil-porfirin-tetra-sulfonat (TPPS4), tetra-fenil-klorin-tetra-karboksilat (TPCC4) in klorin e6 (Ce6)Revmatične motnjeHitro zavzete (4 h) makrofagov in se kopičijo v citoplazmi in organelihSchmitt et al. (2010)
PCEC nanodelci v pluronskih hidrogelih LidokainLokalna anestezijaProizvedena dolgotrajna infiltracijo aneste eskad približno 360 minYin et al. (2009)
Poli(laktid-ko-glikolna kislina) in chitosan nanodelci, razpršeni v HPMC in Carbopol gelu Spantide IIAlergijski kontaktni dermatitis in druge kožne vnetne motnjeNanogelinkreaja potencial za perkutano dostavo spantida IIPunit et al. (2012)
pH-občutljivi polivinil pirolidon-poli (akrilna kislina) (PVP/PAAc) nanogeli PilokarpinOhranite ustrezno koncentracijo pilokarpina na mestu delovanja za daljše časovno obdobjeAbd El-Rehim et al. (2013)
Navzkrižno povezani poli (etilen glikol) in polietilenimin OligonukleotidiNevrodegenerativne bolezniUčinkovito prepeljano čez BBB. Prometna učinkovitost se še poveča, ko je površina nanogela spremenjena s transferrinom ali insulinomVinogradov et al. (2004)
Nanogeli, ki nosijo holesterolRekombinantni murin interlevkin-12Imunoterapija s tumorjemNanogel za trajno sproščanjeFarhana et al. (2013)
Poli(N-izopropilakrylamid) in chitosanZdravljenje raka hipertermije in ciljno usmerjena dostava drogTermosenzibilen magnetno modaliziranFarhana et al. (2013)
Navzkrižno povezana razvejana mreža polietileneimina in PEG Poliplexnanogel Fludarabin RakPovišana aktivnost in zmanjšana citotoksičnostFarhana et al. (2013)
Biokompatibilni nanogel pululana, ki nosi holesterolKot umetna nadzornicaZdravljenje Alzheimerjeve bolezniZaviranje združevanja amiloidnih β beljakovinIkeda et al. (2006)
DNA nanogel s foto navzkrižno povezovanjeGenetski materialGensko zdravljenjeNadzorovana dostava plazmidnega DNKLee et al. (2009)
Karbopol/cinkov oksid (ZnO) hibridni nanodelec gelNanodelci ZNOAntibakterijska aktivnost, bakterijski zaviralec Ismail et al. (2021)

Tabela prilagojena od Swarnali et al., 2017


Ultrazvočne visoke zmogljivosti! Hielscherjeva paleta izdelkov zajema celoten spekter od kompaktnega laboratorijskega ultrazvočnikatorja nad enotami na vrhu klopi do polnoindustrijskih ultrazvočnih sistemov.

Hielscher Ultrasonics proizvaja visoko zmogljivost ultrazvočnih homogenizatorjev iz laboratorij do industrijske velikosti.

Z veseljem bomo razpravljali o vašem procesu.

Pojdiva v stik.