C60 i polihidroksiluar me ultratinguj (Fullerenol)
- Fullereni C60 i polihidroksiluar i tretshëm në ujë, i quajtur fullerenol ose fullerol, është një pastrues i fortë i radikalëve të lirë dhe për këtë arsye përdoret si një antioksidant në suplemente dhe farmaceutikë.
- Hidroksilimi tejzanor është një reagim i shpejtë dhe i thjeshtë me një hap, i cili përdoret për të prodhuar C60 të polihidroksiluar të tretshëm në ujë.
- C60 i tretshëm në ujë i sintetizuar në mënyrë ultrasonike ka cilësi superiore dhe përdoret për përdorime farmaceutike dhe me performancë të lartë.
Sinteza me një hap tejzanor të C60 të polihidrolksiluar
Kavitacioni tejzanor është teknika superiore për të prodhuar fullerene C60 të polihidroksiluara me cilësi të lartë, të cilat janë të tretshme në ujë dhe për këtë arsye mund të përdoren në aplikime të ndryshme në farma, mjekësi dhe industri. Afreen et al (2017) kanë zhvilluar një sintezë të shpejtë dhe të thjeshtë tejzanor të C60 të polihidroksiluar pa kontaminim (i njohur gjithashtu si fullerenol ose fullerol). Reaksioni tejzanor me një hap përdor H2O2 dhe është i lirë nga përdorimi i reagentëve shtesë hidroksilues, p.sh. NaOH, H2SO4 dhe katalizatorëve të transferimit të fazës (PTC), të cilët shkaktojnë papastërti në fullerenolin e sintetizuar. Kjo e bën sintezën tejzanor të fullerenolit të jetë një qasje më e pastër për të prodhuar fullerenol; në të njëjtën kohë, është një mënyrë më e lehtë dhe më e shpejtë për të prodhuar C60 të cilësisë së lartë dhe të tretshme në ujë.
Rrugët e mundshme të reagimit në sintezën e fullerenol-it të ndihmuar me ultratinguj në prani të dil. H2O2 (30%).
burimi: Afreen et al. 2017
Sinteza tejzanor e C60 e tretshme në ujë – Hap pas hapi
Për përgatitjen e shpejtë, të thjeshtë dhe të gjelbër të C60 të polihidroksiluar, e cila është e tretshme në ujë, 200 mg C60 të pastër shtohen në 20 ml 30% H2O2 dhe sonikohen me modelet e sonikatorit. UP200Ht ose UP200 St. Parametrat e sonikacionit ishin amplitudë 30%, 200 W në modalitetin pulsues për 1 orë në temperaturën e dhomës. Ena e reagimit vendoset në një banjë uji me qarkullues në frigorifer për të ruajtur temperaturën brenda enës në temperaturën e ambientit. Përpara sonifikimit, C60 është i papërziershëm në H2O2 ujore dhe është një përzierje heterogjene e pangjyrë, e cila kthehet në një ngjyrë kafe të çelur pas 30 min ultrazërit. Më pas, në 30 minutat e ardhshme të ultrazërit shndërrohet në një shpërndarje krejtësisht kafe të errët.
Dhurues hidroksili: Kavitacioni intensiv i gjeneruar me ultratinguj (= akustik) krijon radikale të tilla si cOH, cOOH dhe cH nga molekulat H2O dhe H2O2. Përdorimi i H2O2 në mjediset ujore është një qasje më efikase për të futur grupet –OH në kafazin C60 në vend që të përdoret vetëm H2O për sintezën e fullerenolit. H2O2 luan një rol të rëndësishëm në intensifikimin e hidroksilimit tejzanor.
Hidroksilimi tejzanor i C60 duke përdorur dil. H2O2 (30%) është një reagim i lehtë dhe i shpejtë me një hap për të përgatitur fullerenol. Duke kërkuar vetëm një kohë të shkurtër për reagimin, reaksioni tejzanor ofron një qasje të gjelbër dhe të pastër me një kërkesë të ulët energjie, duke shmangur përdorimin e çdo reagenti toksik ose gërryes për sintezën dhe duke reduktuar numrin e tretësve të kërkuar për ndarjen dhe pastrimin e C60 (OH)8∙2H2O.
UP400St (400W, 24kHz) është një shpërndarës i fuqishëm tejzanor
Rruga e polihidroksilimit tejzanor
Kur valët intensive të ultrazërit bashkohen në një lëng, ciklet alternative të presionit të ulët / presionit të lartë krijojnë flluska vakumi në lëng. Flluskat e vakumit rriten gjatë disa cikleve derisa nuk mund të thithin më shumë energji, kështu që ato shemben me dhunë. Gjatë kolapsit të flluskës efekte fizike ekstreme si diferencat e temperaturës dhe presionit të lartë, valët e goditjes, mikrojet, turbulencat, forcat prerëse, etj. Ky fenomen njihet si ultrasonik ose kavitacioni akustik.Këto forca intensive të kavitacionit tejzanor i zbërthejnë molekulat në radikale cOH dhe cOOH55.
Afreen et al. (2017) supozojmë se reagimi mund të përparojë në dy rrugë njëkohësisht. Radikalet cOH si specie reaktive të oksigjenit (ROS) ngjiten në kafazin C60 për të dhënë fullerenol (Rruga I), dhe/ose radikalet –OH dhe cOOH sulmojnë lidhjet e dyfishta C60 me mungesë elektrone në një reaksion nukleofilik dhe kjo çon në formimin e epoksidit të fullerenit. [C60On] si një ndërmjetës në fazën e parë (Rruga II) e cila është e ngjashme me mekanizmin e reaksionit Bingel. Më tej, sulmi i përsëritur i cOH (ose cOOH) në C60O nëpërmjet një reaksioni SN2 rezulton në Fulleren ose Fullerenol të polihidroksiluar.
Mund të ndodhë epooksidimi i përsëritur i cili prodhon grupe të njëpasnjëshme epookside, p.sh., C60O2 dhe C60O3. Këto grupe epokside mund të jenë kandidatë të mundshëm për të gjeneruar ndërmjetësues të tjerë, p.sh. epoksidi i fullerenit të hidroksiluar gjatë sonolizës (= dekompozimi sonokimik). Për më tepër, hapja pasuese e unazës së C60(OH)xOy me cOH mund të rezultojë në formimin e fullerenolit. Formimi i këtyre ndërmjetësve gjatë sonolizës së H2O2 ose H2O në prani të C60 është i pashmangshëm dhe prania e tyre në fullerenol përfundimtar (edhe pse në një sasi gjurmë) nuk mund të kalojë pa u vënë re. Megjithatë, për shkak se ato janë të pranishme vetëm në sasi të vogla në fullerenol, ato nuk pritet të shkaktojnë ndonjë ndikim të rëndësishëm. [Afreen et al., 2017]
Sonicatorë me performancë të lartë për shpërndarje Fullerene
Hielscher Ultrasonics furnizon sonikatorë të tipit sondë për kërkesat tuaja specifike: Pavarësisht nëse dëshironi të sonikoni vëllime të vogla në shkallë laboratorike ose të prodhoni rrymë vëllimi të madh në shkallë industriale, portofoli i sonikatorëve me performancë të lartë Hielscher ofron zgjidhjen perfekte për shpërndarjen tuaj të fullerenit. Fuqia e lartë e prodhimit, rregullueshmëria e saktë dhe besueshmëria e ultrazërit tanë sigurojnë që kërkesat tuaja të procesit të përmbushen. Ekranet dixhitale me prekje dhe regjistrimi automatik i të dhënave të parametrave tejzanor në një kartë SD të integruar e bëjnë funksionimin dhe kontrollin e pajisjeve tona ultrasonike shumë miqësore për përdoruesit.
Fortësia e pajisjeve tejzanor Hielscher lejon funksionimin 24/7 në punë të rënda dhe në mjedise kërkuese.
Tabela e mëposhtme ju jep një tregues të kapacitetit të përafërt të përpunimit të ultrasonikëve tanë:
| Vëllimi i grupit | Shkalla e rrjedhjes | Pajisjet e rekomanduara |
|---|---|---|
| 1 deri në 500 ml | 10 deri në 200 ml/min | UP100H |
| 10 deri në 2000 ml | 20 deri në 400 ml/min | UP200Ht, UP400 St |
| 0.1 deri në 20L | 0.2 deri në 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 deri në 100 litra | 2 deri në 10 l/min | UIP4000hdT |
| na | 10 deri në 100 l/min | UIP16000 |
| na | më të mëdha | grumbull i UIP16000 |
Na kontaktoni! / Na pyesni!
Procesorë tejzanor me fuqi të lartë nga laboratori në pilot dhe shkallë industriale.
Literatura/Referencat
- Sadia Afreen, Kasturi Muthoosamy, Sivakumar Manickam (2018): Sono-nano kimia: Një epokë e re e sintetizimit të nanomaterialeve të karbonit polihidroksiluar me grupe hidroksil dhe aspektet e tyre industriale. Ultrasonics Sonochemistry 2018.
- Sadia Afreen, Kasturi Muthoosamy, Sivakumar Manickam (2017): Hidratimi ose hidroksilimi: sinteza e drejtpërdrejtë e fullerenol nga fullereni i paprekur [C60] nëpërmjet kavitacionit akustik në prani të peroksidit të hidrogjenit. RSC Adv., 2017, 7, 31930–31939.
- Grigory V. Andrievsky, Vadim I. Bruskov, Artem A. Tykhomyrov, Sergey V. Gudkov (2009): Veçoritë e efekteve antioksiduese dhe radiombrojtëse të nanostukturave të hidratuara C60 fullerene in vitro dhe in vivo. Biologjia e Radikaleve të Lira & Mjekësia 47, 2009. 786–793.
- Mihajlo Gigov, Borivoj Adnađević, Borivoj Adnađević, Jelena D. Jovanovic (2016): Efekti i fushës ultrasonike në kinetikën izotermale të polihidroksilimit të fullerenit. Science of Sintering 2016, 48 (2): 259-272.
- Hirotaka Yoshioka, Naoko Yui, Kanaka Yatabe, Hiroto Fujiya, Haruki Musha, Hisateru Niki, Rie Karasawa, Kazuo Yudoh (2016): Fullerenet e polihidroksiluara C60 Parandalojnë Aktivitetin Katabolik të Kondrociteve në Përqendrimet Nanomolar në Osteoartrit. Journal of Osteoarthritis 2016, 1:115.
[/toggle]
Fakte që ia vlen të dihen
C60 Fullerene
Fullereni C60 (i njohur gjithashtu si buckyball ose Buckminster fullerene) është një molekulë që është e ndërtuar nga 60 atome karboni, të renditura si 12 pesëkëndësha dhe 20 gjashtëkëndësha. Forma e një molekule C60 i ngjan një topi futbolli. Fullerens C60 është një antioksidant jo toksik që tregon një fuqi 100-1000 më të lartë se vitamina E. Edhe pse vetë C60 nuk është i tretshëm në ujë, shumë derivate të fullerenit shumë të tretshëm në ujë si fulleneroli janë sintetizuar.
C60 Fullerens përdoret si antioksidant dhe si biofarmaceutik. Aplikime të tjera përfshijnë shkencën e materialeve, fotovoltaikët organikë (OPV), katalizatorët, në pastrimin e ujit dhe mbrojtjen nga rreziqet biologjike, energjinë portative, automjetet dhe pajisjet mjekësore.
Tretshmëria e C60 të pastër:
- në ujë: jo i tretshëm
- në dimetil sulfoksid (DMSO): jo i tretshëm
- në toluen: i tretshëm
- në benzen: i tretshëm
Struktura sipërfaqësore e fullereneve C60
burimi: Yoshioka et al. 2016
C60 polihidroksiluar / Fullenerols
Fullernerol ose fullerol janë molekula C60 të polihidroksiluara (fulerene C60 e hidratuar: C60HyFn). Reaksioni i hidroliimit fut grupet hidroksil (-OH) në molekulën C60. Molekulat C60 me mbi 40 grupe hidroksil kanë një tretshmëri më të lartë në ujë (>50 mg/mL). Këto ekzistojnë si nanogrimca monodisperse në ujë dhe kanë një efekt lustrues të guximshëm. Ato shfaqin veti superiore antioksiduese dhe anti-inflamatore. Fullerenet e polihidroksiluara (fullerenolet; C60(OH)n) mund të treten në disa alkoole dhe më pas të precipitohen në një proces elektrokimik, duke krijuar një film nanokarboni në anodë. Filmat Fullerenol përdoren si një shtresë biokompatibile, inerte ndaj objekteve biologjike dhe mund të lehtësojnë integrimin e objekteve jo-biologjike në indet e trupit.
Tretshmëria e Fullenerolit:
- në ujë: i tretshëm, mund të arrijë >50 mg/mL
- në dimetil sulfoksid (DMSO): i tretshëm
- në metanol: pak i tretshëm
- në toluen: jo i tretshëm
- në benzen: jo i tretshëm
Ngjyrë: Fullerenol që përmban më shumë se 10-OH grupe shfaqin një ngjyrë kafe të errët. Me një numër në rritje të grupeve –OH, ngjyra gradualisht kalon nga kafe e errët në të verdhë.
Tretshmëria e Tretshmërisë së C60(OH)8.2H2O në krahasim me C60 në tretës të ndryshëm. burimi: Afreen et al. 2017
Aplikimet dhe përdorimi i Fullerenoleve:
- Farmaceutikë: Reagentë diagnostikues, super barna, kozmetikë, rezonancë magnetike bërthamore (NMR) me zhvilluesin. Afiniteti i ADN-së, ilaçet kundër HIV-it, ilaçet kundër kancerit, ilaçet e kimioterapisë, aditivë kozmetikë dhe kërkime shkencore. Krahasuar me formën e pacenuar, fullerenet e polihidroksiluara kanë më shumë aplikime potenciale për shkak të tretshmërisë së tyre të shtuar në ujë. Është zbuluar se fullerolet mund të zvogëlojnë kardiotoksicitetin e disa barnave dhe të pengojnë HIV-proteazën, virusin e hepatitit C dhe rritjen jonormale të qelizave. Për më tepër, ata shfaqën aftësi të shkëlqyera për pastrimin e radikalëve të lirë kundër specieve reaktive të oksigjenit dhe radikalëve në kushte fiziologjike.
- Energjia: Bateri diellore, qelizë karburanti, bateri dytësore.
- Industria: Material rezistent ndaj konsumit, materiale rezistente ndaj flakës, lubrifikantë, aditivë polimer, membranë me performancë të lartë, katalizator, diamant artificial, aliazh i fortë, lëng elektrik viskoz, filtra boje, veshje me performancë të lartë, veshje kundër zjarrit, materiale prodhimi bioaktive, memorie , karakteristika molekulare të ngulitura dhe të tjera, materiale të përbëra etj.
- Industria e informacionit: Medium rekord gjysmëpërçues, materiale magnetike, bojë printimi, toner, bojë, letër për qëllime të veçanta.
- Pjesë elektronike: Gjysmëpërçues superpërçues, dioda, transistorë, induktor.
- Materialet optike, kamera elektronike, tubi i ekranit fluoreshent, materiale optike jolineare.
- Mjedisi: Adsorbimi i gazit, ruajtja e gazit.