Fördelaktig Hydrogel produktion via ultraljud

Ultraljudsbehandling är en mycket effektiv, pålitlig och enkel teknik för beredning av högpresterande hydrogeler. Dessa hydrogeler erbjuder utmärkta materialegenskaper som absorptionskapacitet, viskoelasticitet, mekanisk styrka, kompressionsmodulus och självläkande funktioner.

Ultraljud polymerisation och dispersion för hydrogel produktion

Hydrogeler är hydrofila, tredimensionella polymera nätverk som kan absorbera stora mängder vatten eller vätskor. Hydrogeler uppvisar en extraordinär svullnad kapacitet. Vanliga byggstenar av hydrgeler inkluderar polyvinylalkohol, polyetylenglykol, natriumpolyakrylat, akrylatpolymerer, karbomers, polysackarider eller polypeptider med ett stort antal hydrofila grupper och naturliga proteiner som kollagen, gelatin och fibrin.
Så kallade hybridhydrogeler består av olika kemiskt, funktionellt och morfologiskt distinkta material, såsom proteiner, peptider eller nano- / mikrostrukturer.
Ultraljud dispersion används ofta som en mycket effektiv och tillförlitlig teknik för att homogenisera nano-material såsom kol nanorör (CNTs, MWCNTs, SWCNTs), cellulosa nano-kristaller, chitin nanofiber, titandioxid, silver nanopartiklar, proteiner och andra mikron- eller nanostrukturer i polymera matrisen av hydrogeler. Detta gör ultraljudsbehandling till ett huvudverktyg för att producera högpresterande hydrogeler med extraordinära egenskaper.

Vad forskning visar – Ultraljud Hydrogel Förberedelse

För det första främjar ultraljud polymerisering och korslänkande reaktioner under hydrogelbildning.
För det andra har ultraljud visat sig vara tillförlitlig och effektiv spridningsteknik för produktion av hydrogeler och nanokomposit hydrogeler.

Ultraljud korslänkning och polymerisering av hydrogeler

Ultraljud hjälper bildandet av polymera nätverk under hydrogel syntes via fria radikal generation. Intensiva ultraljudsvågor genererar akustisk kavitation som orsakar högsjuvningskrafter, molekylär klippning och fri radikalbildning.

Cass et al. (2010) beredda flera "akryl hydrogeler förbereddes via ultraljud polymerisering av vattenlösliga monomerer och makromonomerer. Ultraljud användes för att skapa initiera radikaler i trögflytande vattenhaltiga monomerlösligheter med hjälp av tillsatserna glycerol, sorbitol eller glukos i ett öppet system vid 37°C. De vattenlösliga tillsatserna var nödvändiga för hydrogelproduktionen, där glycerol var den mest effektiva. Hydrogeler framställdes av monomererna 2-hydroxyetylmetylmetyltakrylat, poly(etylenglykol) dimetakrylat, dextran metakrylat, akrylsyra/etylenglykol dimetylakrylat och akrylamid/bis-akrylamid." [Cass et al. 2010] Ultraljud ansökan med hjälp av en sond ultrasonicator konstaterades vara en effektiv metod för polymerisering av vattenlösliga vinyl monomerer och efterföljande beredning av hydrogeler. Ultraljud initierade polymerisation sker snabbt i avsaknad av en kemisk initiator.

Läs mer om ultraljud syntes av nanokomposit hydrogeler och nanogeler!

Ultraljud är kompatibel med alla typer av polymerer och biopolymerer och gör det möjligt att förstärka hybrid hydrogeler med nanostrukturerade material såsom nanopartiklar, nanokristaler eller nanofibrer. Förstärkning av hydrogeler med olika nanomaterial gör det möjligt att modifiera och kontrollera fysikalisk-kemiska och reumatiska egenskaper hos nanokomposithydrogeler, eftersom mikrostrukturerna är nyckelfaktorn för de erhållna materialegenskaperna.

Tillverkning av poly(akrylamid-co-itaconic syra) – MWCNT Hydrogel med hjälp av ultraljudsbehandling

(2018) producerade framgångsrikt en överabsorberande hydrogelkomposit som innehåller poly (akrylamid-co-itaconic syra) och flerväggiga kolnanorör (MWCNTs). Ultraljud utfördes med Hielscher ultraljud enhet UP200S. Hydrogelens stabilitet ökade med ökande MWCNTs-förhållanden, vilket kan hänföras till MWCNTs hydrofobiska natur samt ökningen av tvärlänkens densitet. Vattenretentionskapaciteten (WRC) för P(AAm-co-IA) hydrogel ökades också i närvaro av MWCNT (10 wt%). I denna studie bedömdes effekterna av ultraljud överlägsen när det gäller enhetlig fördelning av kolnanorör på polymerytan. MWCNTs var intakt utan avbrott i den polymera strukturen. Dessutom ökades styrkan hos den erhållna nanokompositen och dess vätskeretentionsförmåga och absorptionen av andra lösliga material som Pb (II). Ultraljudsbehandling bröt initiativtagaren och skingrade MWCNTs som ett utmärkt fyllmedel i polymerkedjorna under ökande temperatur.
Forskarna drar slutsatsen att dessa "reaktionsförhållanden inte kan uppnås med konventionella metoder, och homogeniteten och god spridning av partiklar i värden kan inte uppnås. Dessutom separerar ultraljudsbehandlingsprocessen nanopartiklar i enstaka partiklar, medan omrörning inte kan göra detta. En annan mekanism för storleksminskning är effekten av kraftfulla akustiska vågor på sekundärbindningar som vätebindning som denna bestrålning bryter H-bindning av partiklar, och därefter dissocierar de aggregerade partiklarna och ökar antalet fria adsorpiva grupper som -OH och tillgänglighet. Således gör denna viktiga händelse ultraljudsbehandlingsprocessen som en överlägsen metod över de andra som magnetisk omrörning tillämpas i litteraturerna." [Mohammadinezhada et al., 2018]

Högpresterande ultrasonicators för Hydrogel syntes

Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljud utrustning för syntes av hydrogeler. Från små och medelstora R&D och pilot ultrasonicators till industriella system för kommersiell hydrogel tillverkning i kontinuerligt läge, Hielscher Ultrasonics har dina processkrav täckta.
Industriella ultrasonicators kan leverera mycket höga amplituder, vilket möjliggör tillförlitliga korslänkning och polymerisationsreaktioner och enhetlig spridning av nanopartiklar. Amplituder på upp till 200 μm kan enkelt köras kontinuerligt i 24/7/365 drift. För ännu högre amplituder finns anpassade ultraljud sonotrodes tillgängliga.

Be oss idag om ytterligare teknisk information, prissättning och en icke-bindande offert. Vår långvariga erfarna personal är glada att konsultera dig!
Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera: