Sintetiziranje nano-srebra z medom in ultrazvokom
Nano-srebro se uporablja zaradi svojih antibakterijskih lastnosti za okrepitev materialov v medicini in znanosti o materialih. Ultrasonication omogoča hitro, učinkovito, varno in okolju prijazno sintezo sferičnih nanodelcev srebra v vodi. Ultrazvočno sintezo nanodelcev je mogoče enostavno povečati iz majhne v veliko proizvodnjo.
Ultrazvočno podprta sinteza koloidnega nano-srebra
Sonokemična sinteza, ki se nanaša na kemijske reakcije, ki jih omogoča ultrazvočno obsevanje, je široko uporabljena metoda za proizvodnjo nanodelcev. Med njimi so srebro, zlato, magnetit, hidroksiapatit, klorokin, perovskitni, kavčuk in številne druge nanomateriale.
Ultrazvočna mokro-kemična sinteza
Za proizvodnjo nanodelcev srebra je bilo razvitih več ultrazvočno podprtih sinteznih poti. Ena od pomembnih metod uporablja med kot redukcijsko in pokrovno sredstvo. Sestavine v medu, kot sta glukoza in fruktoza, delujejo sinergistično v teh vlogah med procesom sinteze.
Podobno kot pri mnogih tehnikah sinteze nanodelcev, ultrazvočna sinteza nano-srebra spada v kategorijo mokre kemije. Postopek se začne z nukleacijo nanodelcev srebra v raztopini. Med ultrazvočnim razbijanjem je predhodnik srebra (npr. Srebrov nitrat (AgNO)3) ali srebrov perklorat (AgClO4)) se zmanjša v prisotnosti redukcijskega sredstva, kot je med, za proizvodnjo koloidnega srebra.
Mehanizem ultrazvočne nukleacije in rasti srebra
Začetna faza nukleacije: Ko se koncentracija raztopljenih srebrovih ionov poveča, se kovinski srebrovi ioni začnejo vezati in tvorijo majhne grozde. Na tej stopnji so ti grozdi energetsko nestabilni zaradi negativnega energetskega ravnovesja. Energija, potrebna za ustvarjanje novih površin, presega energijo, pridobljeno z zmanjšanjem koncentracije raztopljenega srebra.
Kritični polmer: Ko grozd doseže določeno velikost (kritični polmer), proces postane energetsko ugoden in stabilizira grozd. Ta stabilnost omogoča, da grozd deluje kot jedro za nadaljnjo rast.
Faza rasti: Med rastjo se dodatni atomi srebra razpršijo skozi raztopino in se pritrdijo na rastočo površino nanodelcev. Rast se nadaljuje, dokler koncentracija raztopljenega srebra ne pade pod prag nukleacije, kar ustavi nastajanje novih jeder.
Difuzija in dokončanje: Preostalo raztopljeno srebro se vključi v obstoječe nanodelce, s čimer se postopek zaključi.
Sonication pospešuje prenos mase, zlasti procese vlaženja in difuzije, kar vodi do hitrejše nukleacije in nadzorovane rasti. Z natančnim prilagajanjem parametrov ultrazvočnega razbijanja, kot sta intenzivnost in trajanje, se lahko natančno prilagodi velikost, hitrost rasti in oblika nanodelcev. Ta natančen nadzor zagotavlja dosledne strukture nanodelcev, prilagojene specifičnim aplikacijam.
Ultrazvočno podprta sinteza izstopa kot učinkovit, razširljiv in zeleni kemijski pristop k proizvodnji nano-srebra z dobro opredeljenimi lastnostmi, ki ponuja pomembne prednosti za različne aplikacije v raziskavah in industriji.
- Enostavna reakcija v enem loncu
- Varen
- Hiter postopek
- nizki stroški
- linearna razširljivost
- okolju prijazna, zelena kemija

UP400St – 400-vatni zmogljiv ultrazvočni aparat za sonokemično sintezo nanodelcev
Študija primera ultrazvočne sinteze nano-srebra
Študija z naslovom “Sinteza nanodelcev srebra na osnovi medu in ultrazvočno podprta sinteza nanodelcev in njihovo antibakterijsko delovanje” (2016) raziskuje preprosto in okolju prijazno metodo za sintezo nanodelcev srebra (Ag-NP) z uporabo naravnega medu kot redukcijskega in stabilizacijskega sredstva. Za postopek, ki vključuje redukcijo srebrovega nitrata (AgNO₃) pod ultrazvočnim obsevanjem, so značilni različni parametri, vključno s koncentracijo srebrovih ionov, koncentracijo medu in časom ultrazvočne obdelave. Nastali Ag-NP imajo povprečno velikost približno 11, 8 nm in kažejo antibakterijske lastnosti proti patogenim bakterijam, kot so Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa in E. coli.
Študija poudarja prednosti uporabe medu pri sintezi nanodelcev, s poudarkom na njegovi zeleni, poceni in nestrupeni naravi. Avtorji kažejo, da je velikost in donos Ag-NP mogoče nadzorovati s prilagajanjem reakcijskih parametrov, kot so koncentracija srebra, vsebnost medu in trajanje ultrazvočne obdelave. Sintetizirani Ag-NP so pokazali, da imajo učinkovito antibakterijsko delovanje, zlasti proti E. coli in S. aureus, z minimalnimi inhibitornimi koncentracijami (MIC) približno 19,46 ppm. Ta metoda predstavlja potencialno uporabo Ag-NP na medicinskih področjih, vključno s celjenjem ran in nadzorom okužb.
Materiali: srebrov nitrat (AgNO3) kot predhodna sestavina srebra; med kot sredstvo za pokrivanje / redukcijo; Voda
Ultrazvočna naprava: UP400St
Protokol ultrazvočne sinteze
Ugotovljeno je bilo, da so najboljši pogoji za sintezo nanodelcev koloidnega srebra naslednji: Zmanjšanje srebrovega nitrata pod ultrazvokom, ki ga posreduje naravni med. Na kratko, 20 ml raztopine srebrovega nitrata (0,3 M), ki vsebuje med (20 mas.), je bilo 30 minut izpostavljeno ultrazvočnemu obsevanju z visoko intenzivnostjo v okoljskih pogojih. Ultrasonication je bil izveden z ultrazvočnim aparatom tipa sonde UP400S (400 W, 24 kHz) potopimo neposredno v reakcijsko raztopino.

Porazdelitev velikosti delcev Ag-NP, sintetiziranih v optimalnih pogojih; koncentracije srebra (0,3 M), koncentracije medu (20 mas.) in čas ultrazvočnega obsevanja (30 min)
Študija in slika: ©Oskuee et al. 2016
Med za živila se uporablja kot sredstvo za zapiranje / stabilizacijo in redukcijo, zaradi česar je vodna raztopina za nukleacijo in oborjeni nanodelci čisti in varni za različne aplikacije.
Ko se čas ultrazvočnega razglašanja poveča, se nanodelci srebra zmanjšajo in njihova koncentracija se poveča.
V vodni raztopini medu je ultrazvok ključni dejavnik, ki vpliva na nastanek nanodelcev srebra. Parametri ultrazvočnega razbijanja, kot so amplituda, čas in neprekinjen in pulzirajoči ultrazvok, so glavni dejavniki, ki omogočajo nadzor velikosti in količine nanodelcev srebra.
Rezultat ultrazvočne sinteze nanodelcev srebra
Ultrazvočno spodbujana, medeno posredovana sinteza z UP400St povzročil sferične nanodelce srebra (Ag-NP) s povprečno velikostjo delcev približno 11,8 nm. Ultrazvočna sinteza nanodelcev srebra je preprosta in hitra metoda v enem loncu. Z uporabo vode in medu kot materialov je reakcija stroškovno učinkovita in izjemno okolju prijazna.
Predstavljeno tehniko ultrazvočne sinteze z uporabo medu kot reducijskega in zapiralnega sredstva lahko razširimo na druge žlahtne kovine, kot so zlato, paladij in baker, ki ponuja različne dodatne aplikacije od medicine do industrije.

TEM slika (A) in njena porazdelitev velikosti delcev (B) Ag-NP, sintetiziranih v optimalnih pogojih.
Vplivanje na nukleacijo in velikost delcev z ultrazvočnim razbivanjem
Ultrazvok omogoča proizvodnjo nanodelcev, kot so nanodelci srebra, prilagojeni zahtevam. Tri splošne možnosti ultrazvočnega razbijanja imajo pomembne učinke na izhod:
Začetna ultrazvočna obdelava: Kratka uporaba ultrazvočnih valov na prenasičeno raztopino lahko sproži sejanje in tvorbo jeder. Ker se ultrazvočno razbijanje uporablja le v začetni fazi, se kasnejša rast kristalov neovirano nadaljuje, kar ima za posledico večje kristale.
Neprekinjeno ultrazvočno razbijanje: Neprekinjeno obsevanje prenasičene raztopine ima za posledico majhne kristale, saj neprekinjeno ultrazvočno razbijanje ustvari veliko jeder, kar povzroči rast številnih majhnih kristalov.
Impulzno ultrazvočno razbijanje: Pulzni ultrazvok pomeni uporabo ultrazvoka v določenih intervalih. Natančno nadzorovan vnos ultrazvočne energije omogoča vpliv na rast kristalov, da bi dobili prilagojeno velikost kristala.
Visoko zmogljivi ultrazvočni aparati za sintezo nanodelcev
Hielscher Ultrasonics ponuja visoko zmogljive, zanesljive ultrazvočne procesorje, zasnovane za napredne sonokemične aplikacije, vključno s sono-sintezo in sono-katalizo. Ultrazvočno mešanje in razprševanje bistveno poveča prenos mase, spodbuja vlaženje atomskih grozdov in olajša njihovo kasnejšo nukleacijo, kar vodi do učinkovitega obarjanja nanodelcev. Ultrazvočna sinteza je priznana kot preprosta, stroškovno učinkovita, biokompatibilna, ponovljiva, hitra in varna metoda za proizvodnjo visokokakovostnih nanomaterialov.
Hielscher ultrazvočni aparati so zasnovani za natančen nadzor, ki omogoča optimalne pogoje za nukleacijo in rast nanomaterialov. Te digitalne naprave imajo inteligentno programsko opremo, barvni zaslon na dotik in intuitiven meni za varno in uporabniku prijazno upravljanje. Poleg tega so opremljeni s samodejnim snemanjem podatkov na vgrajeno kartico SD, kar zagotavlja brezhibno dokumentacijo procesa.
S celovito paleto sistemov - od kompaktnih 50-vatnih ročnih ultrazvočnih aparatov za laboratorijsko uporabo do robustnih 16.000-vatnih industrijskih sistemov - Hielscher zagotavlja idealno ultrazvočno rešitev za vsako aplikacijo. Ultrazvočna oprema Hielscher, zasnovana za vzdržljivost, je zgrajena za neprekinjeno delovanje v težkih pogojih, tudi v zahtevnih okoljih, kar zagotavlja zanesljivo delovanje 24 ur na dan, 7 dni v tednu.
Spodnja tabela vam prikazuje približno zmogljivost obdelave naših ultrazvočnih aparatov:
Obseg serije | Pretok | Priporočene naprave |
---|---|---|
1 do 500 ml | 10 do 200 ml / min | UP100H |
10 do 2000 ml | 20 do 400 ml / min | UP200Ht, UP400St |
0.1 do 20L | 00,2 do 4 l/min | UIP2000hdT |
10 do 100L | 2 do 10 l/min | UIP4000hdT |
n.a. | 10 do 100 l/min | UIP16000 |
n.a. | Večji | Grozd UIP16000 |
Kontaktirajte nas! / Vprašajte nas!

Industrijski ultrazvočni procesor UIP16000 (16kW) za obsežno sintezo nanodelcev srebra.
Literatura/Reference
- Reza Kazemi Oskuee, Azhar Banikamali, Bibi Sedigheh Fazly Bazzaz, Hasan Ali Hosseini, Majid Darroudi (2016): Honey-Based and Ultrasonic-Assisted Synthesis of Silver Nanoparticles and Their Antibacterial Activities. Journal of Nanoscience and Nanotechnology Vol. 16, 7989–7993, 2016.
- Eranga Roshan Balasooriya et al. (2017): Honey Mediated Green Synthesis of Nanoparticles: New Era of Safe Nanotechnology. Journal of Nanomaterials Volume 2017.
- D. Madhesh, S. Kalaiselvam (2014): Experimental Analysis of Hybrid Nanofluid as a Coolant. Procedia Engineering, Volume 97, 2014. 1667-1675.
Dejstva, ki jih je vredno vedeti
Kaj so nanodelci srebra?
Nanodelci srebra so delci srebra z velikostjo med 1nm in 100nm. Nanodelci srebra imajo izjemno veliko površino, kar omogoča koordinacijo velikega števila ligandov.
Nanodelci srebra ponujajo edinstvene optične, električne in toplotne lastnosti, zaradi česar so zelo dragoceni za znanost o materialih in razvoj izdelkov, npr. fotovoltaika, elektronika, prevodna črnila, biološki / kemični senzorji.
Druga aplikacija, ki je že postala široko uveljavljena, je uporaba nanodelcev srebra za protimikrobne premaze, številni tekstili, tipkovnice, obloge za rane in biomedicinski pripomočki pa zdaj vsebujejo nanodelce srebra, ki nenehno sproščajo nizko raven srebrovih ionov za zaščito pred bakterijami.
Kako se nano-srebro uporablja v tekstilu?
Nanodelci srebra se uporabljajo v proizvodnji tekstila, kjer se Ag-NP uporabljajo za izdelavo bombažnih tkanin z nastavljivimi barvami, antibakterijskimi sposobnostmi in samozdravilnimi superhidrofobnimi lastnostmi. Antibakterijska lastnost nanodelcev srebra omogoča izdelavo tkanin, ki razgrajujejo vonj, pridobljen iz bakterij (npr. vonj znoja).
Kaj je antibakterijski premaz za medicino in medicinsko oskrbo?
Nanodelci srebra kažejo antibakterijske, protiglivične in antioksidativne lastnosti, zaradi česar so zanimivi za fazevtične in medicinske aplikacije, npr. Zobozdravstveno delo, kirurško uporabo, zdravljenje celjenja ran in biomedicinske pripomočke. Raziskave so pokazale, da nanodelci srebra (Ag-nP) zavirajo rast in razmnoževanje različnih sevov bakterij, kot so Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Citrobacter koseri, Salmonella typhii, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Klebsiella pneumonia, Vibrio parahaemolyticus in glive Candida albicans. Antibakterijski/protiglivični učinek se doseže z razprševanjem nanodelcev srebra v celice in vezavo Ag/Ag+ ionov na biomolekule v mikrobnih celicah, tako da je njihova funkcija motena.
Kaj je test MIC?
Preskus MIC (najmanjša inhibitorna koncentracija) določa najnižjo koncentracijo snovi, kot je protimikrobno sredstvo, ki je potrebna za zaviranje vidne rasti mikroorganizma in vitro. Običajno se izvaja z uporabo serijskih razredčitev v tekočem rastnem mediju in merjenje rasti bakterij po inkubaciji. Preberite več o tem, kako ultrazvočna razbijanje olajša visoko zmogljive MIC teste!