Sinteza e hidrogelit nanokompozit duke përdorur ultratinguj

Hidrogelet ose nanogelet nanokompozite janë struktura 3D shumëfunksionale me efikasitet të lartë si bartës të barnave dhe sisteme të shpërndarjes së barnave me çlirim të kontrolluar. Ultratingulli promovon shpërndarjen e grimcave hidrogel polimerike me madhësi nano, si dhe përfshirjen/përfshirjen pasuese të nanogrimcave në këto struktura polimerësh.

Sinteza tejzanor e Nanogels

Hidrogelet nanokompozite janë struktura materiale tredimensionale dhe mund të projektohen për të shfaqur karakteristika specifike, gjë që i bën ata bartës të fuqishëm të drogës dhe sisteme të shpërndarjes së ilaçeve me çlirim të kontrolluar. Ultratingulli promovon sintezën e grimcave të funksionalizuara me madhësi nano, si dhe përfshirjen/përfshirjen pasuese të nanogrimcave në strukturat polimerike tredimensionale. Duke qenë se nanogelët e sintetizuar në mënyrë tejzanor mund të bllokojnë komponimet bioaktive brenda bërthamës së tyre në shkallë nano, këto hidroxhel me madhësi nano ofrojnë funksionalitete të shkëlqyera.
Nanogelet janë shpërndarje ujore e nanogrimcave të hidrogelit, të cilat janë të ndërlidhura fizikisht ose kimikisht si rrjet polimer hidrofil. Meqenëse ultratingulli me performancë të lartë është shumë efikas në prodhimin e nano-dispersioneve, ultrasonikët e tipit sonda janë një mjet thelbësor për prodhimin e shpejtë dhe të besueshëm të nanogeleve me funksionalitete superiore.

Funksionalitetet e Nanogels të prodhuar në mënyrë tejzanor

• stabilitet i shkëlqyer koloidal dhe sipërfaqja e madhe specifike
• mund të jetë i mbushur dendur me nanogrimca
• lejoni që të kombinohen grimcat e forta dhe të buta në nanogel hibrid të bërthamës/guaskës
• potencial i lartë hidratimi
• promovimi i biodisponueshmërisë
• veti të larta të ënjtjes / de-ënjtjes

 
Nanogelët e sintetizuar në mënyrë ultrasonike përdoren në shumë aplikacione dhe industri, p.sh

• për aplikime farmaceutike dhe mjekësore: p.sh. bartës medikamentesh, xhel antibakterial, veshje antibakteriale për plagë
• në biokimi dhe biomjekësi për shpërndarjen e gjeneve
• si adsorbent/biosorbent në aplikimet kimike dhe mjedisore
• në inxhinierinë e indeve pasi hidrogelet mund të imitojnë vetitë fizike, kimike, elektrike dhe biologjike të shumë indeve vendase

Rast Studimi: Sinteza e Nanogelit të Zinkut nëpërmjet Rrugës Sonochemical

Nanogrimcat hibride ZnO mund të stabilizohen në një xhel Carbopol nëpërmjet një procesi të lehtë tejzanor: Sonication përdoret për të nxitur precipitimin e nanogrimcave të zinkut, të cilat më pas lidhen në mënyrë ultrasonike me Carbopol për të formuar një nano-hidrogel.
Ismail etj. (2021) precipitoi nanogrimca të oksidit të zinkut nëpërmjet një rruge të lehtë sonokimike. (Këtu gjeni protokollin për sintezën sonokimike të nanogrimcave ZnO).
Më pas, nanogrimcat u përdorën për të sintetizuar nanogelin ZnO. Prandaj, NP-të e prodhuara ZnO u shpëla me ujë të dyfishtë të dejonizuar. 0,5 g Carbopol 940 u tretën në 300 mL ujë të dyfishuar të dejonizuar, e ndjekur nga shtimi i NP-ve ZnO të sapo larë. Meqenëse Carbopol është natyralisht acid, tretësira kërkon një neutralizim të vlerës së pH, përndryshe nuk do të trashet. Kështu, përzierja i është nënshtruar sonikacionit të vazhdueshëm duke përdorur ultrasonikatorin Hielscher UP400S me një amplitudë 95 dhe një cikël 95% për 1 orë. Më pas, 50 mL trimetilaminë (TEA) si një agjent neutralizues (duke rritur pH në 7) u shtuan pika-pika nën sonikacion të vazhdueshëm derisa ndodhi formimi i xhelit të bardhë ZnO. Trashja e Carbopol filloi kur pH ishte afër një pH neutral.
Ekipi hulumtues shpjegon efektet jashtëzakonisht pozitive të ultrazërit në formimin e nanogelit nëpërmjet ndërveprimit të zgjeruar grimcë-grimcë. Përzierja molekulare e inicuar me ultratinguj e përbërësve në përzierjen e reaksionit rrit procesin e trashjes që nxitet nga ndërveprimet polimer-tretës. Përveç kësaj, sonication promovon shpërbërjen e Carbopol. Përveç kësaj, rrezatimi me valë me ultratinguj rrit ndërveprimin polimer-ZnO NP dhe përmirëson vetitë viskoelastike të xhelit të përgatitur të nanogrimcave hibride Carbopol/ZnO.
Grafiku skematik i rrjedhës së mësipërme tregon sintezën e NP-ve ZnO dhe xhelit të nanogrimcave hibride Carbopol/ZnO. Në studim, ultrasonikatori UP400St u përdor për precipitimin e nanogrimcave ZnO dhe formimin e nanogelit. (përshtatur nga Ismail et al., 2021)

NP-të ZnO sintetizohen me metodën e precipitimit kimik nën efektin e ultrazërit, ku (a) është në tretësirën ujore dhe (b) shpërndahet në mënyrë ultrasonike në një hidrogel të qëndrueshëm me bazë Karbopol.
(studim dhe foto: Ismail et al., 2021)

Studim i rastit: Përgatitja tejzanor e Nanogelit poli(acid metakrilik)/montmoriloniti (PMA/nMMT)

Khan et al. (2020) demonstroi sintezën e suksesshme të një nanokompoziti hidrogeli poli(acidi metakrilik)/montmoriloniti (PMA/nMMT) nëpërmjet polimerizimit redoks të ndihmuar me ultratinguj. Në mënyrë tipike, 1.0 g nMMT shpërndahet në 50 mL ujë të distiluar me ultratinguj për 2 orë për të formuar një shpërndarje homogjene. Sonication përmirëson shpërndarjen e argjilës, duke rezultuar në vetitë mekanike të përmirësuara dhe kapacitetin adsorbues të hidrogeleve. Monomeri i acidit metakrilik (30 mL) iu shtua me pika në suspension. Përzierjes iu shtua persulfati i amonit iniciues (APS) (0,1 M) i ndjekur nga 1,0 mL përshpejtues TEMED. Dispersioni u trazua fuqishëm për 4 orë në 50°C nga një nxitës magnetik. Masa viskoze që rezulton është larë me aceton dhe është tharë për 48 orë në 70°C në një furrë. Produkti që rezulton ishte bluar dhe ruajtur në një shishe qelqi. Xhel të ndryshëm nanokompozit u sintetizuan duke ndryshuar nMMT në sasi prej 0.5, 1.0, 1.5 dhe 2.0 g. Hidrogelët nanokompozit të përgatitur duke përdorur 1.0 g nMMT përshkruanin rezultate më të mira të përthithjes se pjesa tjetër e kompoziteve dhe për këtë arsye u përdorën për hetime të mëtejshme të adsorbimit.
Mikrografët SEM-EDX në të djathtë tregojnë analizën elementare dhe strukturore të nanogeleve që përbëhen nga montmorilloniti (MMT), nano-montmoriloniti (nMMT), poli(acidi metakrilik)/nano-montmoriloniti (PMA/nMMT) dhe amoksicilina (AMX). )- dhe PMA/nMMT të ngarkuar me diklofenak (DF). Mikrografët SEM regjistruan në një zmadhim prej 1.00 KX së bashku me EDX të

• montmorillonite (MMT),
• nano-montmorilonite (nMMT),
• poli(acid metakrilik)/nano-montmorilonite (PMA/nMMT),
• dhe PMA/nMMT të ngarkuar me amoksicilinë (AMX) dhe diklofenak (DF).

Vërehet se MMT e papërpunuar i detyrohet një strukture fletë shtresore që tregon praninë e kokrrave më të mëdha. Pas modifikimit, fletët e MMT-së janë eksfoluar në grimca të vogla, të cilat mund të jenë për shkak të eliminimit të Si2+ dhe Al3+ nga vendet oktaedrale. Spektri EDX i nMMT shfaq një përqindje të lartë të karbonit, e cila mund të jetë kryesisht për shkak të surfaktantit të përdorur për modifikim pasi përbërësi kryesor i CTAB (C19H42BrN) është karboni (84%). PMA/nMMT shfaq një strukturë koherente dhe pothuajse bashkë-vazhduese. Më tej, asnjë pore nuk është e dukshme, gjë që përshkruan eksfolimin e plotë të nMMT në matricën PMA. Pas thithjes me molekulat farmaceutike amoksicilinë (AMX) dhe diklofenak (DF), vërehen ndryshime në morfologjinë PMA/nMMT. Sipërfaqja bëhet asimetrike me një rritje të strukturës së ashpër.
Përdorimi dhe funksionalitetet e hidrogeleve me nano madhësi me bazë argjile: Nanokompozitët e hidrogelit me bazë argjile parashikohen të jenë super adsorbentë të mundshëm për thithjen e ndotësve inorganikë dhe/ose organikë nga një tretësirë ujore për shkak të karakteristikave të kombinuara të argjilave dhe polimereve, si p.sh. si biodegradueshmëria, biokompatibiliteti, qëndrueshmëria ekonomike, bollëku, sipërfaqja e lartë specifike, rrjeti tredimensional dhe vetitë e fryrjes/de-ënjtjes.
(krh. Khan et al., 2020)

Ultrasonikë me performancë të lartë për prodhimin e hidrogelit dhe nanogelit

Ultrasonikë me performancë të lartë për prodhimin e hidrogelit dhe nanogelit
Hielscher Ultrasonics prodhon pajisje ultrasonike me performancë të lartë për sintezën e hidrogeleve dhe nanogeleve me funksionalitete superiore. Nga madhësia e vogël dhe e mesme R&D dhe pilotues të ultrazërit në sistemet industriale për prodhimin komercial të hidrogelit në mënyrë të vazhdueshme, Hielscher Ultrasonics ka procesorin e duhur tejzanor për të mbuluar kërkesat tuaja për prodhimin e hidrogelit / nanogelit.

Tabela më poshtë ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonicators tonë: