Nanokomposit hydrogel syntes med ultraljud

Nanokomposithydrogeler eller nanogeler är multifunktionella 3D-strukturer med hög effektivitet som läkemedelsbärare och läkemedelsleveranssystem med kontrollerad frisättning. Ultraljud främjar dispersionen av nano-storlek, polymera hydrogel partiklar samt efterföljande inkludering / införlivande av nanopartiklar i dessa polymerstrukturer.

Ultraljud syntes av nanogeler

Ultraljud sond-typ homogenisator UP400St för dispersion och syntes av nanokomposit hydrogeler eller nanogeler.Nanokomposithydrogeler är tredimensionella materialstrukturer och kan utformas för att uppvisa specifika egenskaper, vilket gör dem till potenta läkemedelsbärare och läkemedelsleveranssystem med kontrollerad frisättning. Ultraljud främjar syntesen av funktionaliserade nano-storlek partiklar samt efterföljande inkludering / införlivande av nanopartiklar i tredimensionella polymera strukturer. Som ultraljud syntetiserade nanogeler kan fånga bioaktiva föreningar inuti deras nanoskala kärna, dessa nano-storlek hydrogeler erbjuder stora funktioner.
Nanogeler är vattenhaltig dispersion av hydrogelnanopartiklar, som är fysiskt eller kemiskt tvärbundna som hydrofilt polymernätverk. Eftersom högpresterande ultraljud är mycket effektivt för att producera nano-dispersioner, sond-typ ultrasonicators är ett avgörande verktyg för snabb och tillförlitlig produktion av nanogeler med överlägsna funktioner.

Informationsförfrågan




Notera vår Integritetspolicy.


Ultraljud kavitation främjar tvärbindning och polymerisation under hydrogel och nanogel (nanokomposit hydrogel) syntes. Ultraljud dispersion underlättar enhetlig fördelning av nanomaterial för hybrid hydrogel tillverkning.

ultraljud UIP1000hdT med glasreaktor för nanokomposithydrogelsyntes

Funktioner av ultraljud producerade Nanogels

  • utmärkt kolloidal stabilitet och den stora specifika ytan
  • kan tätt packas med nanopartiklar
  • tillåta att kombinera hårda och mjuka partiklar i hybridkärna / skalnanogel
  • hög hydreringspotential
  • främja biotillgänglighet
  • höga svullnad / avsvullnad egenskaper



 
Ultraljud syntetiserade nanogeler används i många applikationer och industrier, t.ex.

  • för farmaceutiska och medicinska tillämpningar: t.ex. läkemedelsbärare, antibakteriell gel, antibakteriell sårförband
  • inom biokemi och biomedicin för genleverans
  • som adsorbent/biosorbent i kemiska och miljömässiga tillämpningar
  • inom vävnadsteknik eftersom hydrogeler kan efterlikna de fysikaliska, kemiska, elektriska och biologiska egenskaperna hos många inhemska vävnader

Fallstudie: Zink nanogel syntes via sonokemisk väg

Schematiskt flödesschema för syntes av ZnO NPs och Carbopol/ZnO hybrid nanopartikelgel. I studien, ultrasonicator UP400St användes för ZnO nanopartikel nederbörd och nanogel bildning. (anpassad från Ismail et al., 2021)ZnO hybrid nanopartiklar kan stabiliseras i en Carbopol gel via en facile ultraljud process: Ultraljudsbehandling används för att driva utfällning av zink nanopartiklar, som därefter ultraljud tvärbinds med Carbopol för att bilda en nano-hydrogel.
(2021) fällde ut nanopartiklar av zinkoxid via en lätt sonokemisk väg. (Hitta protokollet för den sonokemiska syntesen av ZnO-nanopartiklar här).
Därefter användes nanopartiklarna för att syntetisera ZnO-nanogelen. Därför sköljdes de producerade ZnO NPs med dubbelt avjoniserat vatten. 0,5 g Carbopol 940 löstes i 300 ml fördubblat avjoniserat vatten, följt av tillsats av de nytvättade ZnO NPs. Eftersom Carbopol är naturligt surt kräver lösningen en neutralisering av pH-värdet, annars skulle det inte tjockna. Således hade blandningen genomgått kontinuerlig ultraljudsbehandling med hjälp av Hielscher ultrasonicator UP400S med en amplitud av 95 och en cykel av 95% för 1 h. Sedan, 50 ml trimetylamin (TEA) som ett neutraliserande medel (höja pH till 7) tillsattes droppvis under kontinuerlig ultraljudsbehandling tills bildandet av ZnO vit gel inträffade. Förtjockningen av Carbopol började när pH var nära ett neutralt pH .
Forskargruppen förklarar de utomordentligt positiva effekterna av ultraljud på nanogelbildning genom förbättrad partikel-partikelinteraktion. Ultraljud initierad molekylär agitation av beståndsdelarna i reaktionsblandningen förbättrar förtjockningsprocessen som främjas av polymer-lösningsmedel interaktioner. Dessutom främjar ultraljudsbehandling upplösningen av Carbopol. Dessutom förbättrar ultraljudsvågbestrålning polymer-ZnO NPs-interaktionen och förbättrar de viskoelastiska egenskaperna hos den beredda Carbopol / ZnO-hybridnanopartikelgelen.
Det schematiska flödesschemat ovan visar syntesen av ZnO NPs och Carbopol/ZnO hybrid nanopartikelgel. I studien, ultrasonicator UP400St användes för ZnO nanopartikel nederbörd och nanogel bildning. (anpassad från Ismail et al., 2021)

Ultraljud producerade nanogel laddad med zinkoxid nanopartiklar.

ZnO NPs syntetiseras av den kemiska utfällningsmetoden under effekten av ultraljud, där (a) är i vattenlösning, och (b) är ultraljud dispergeras i en stabil Carbopol-baserad hydrogel.
(studie och bild: Ismail et al., 2021)

Case Stuy: Ultraljud beredning av poly (metakrylsyra)/Montmorillonite (PMA/nMMT) Nanogel

(2020) demonstrerade den framgångsrika syntesen av en poly (metakrylsyra) / Montmorillonite (PMA / nMMT) nanokomposithydrogel via ultraljudsassisterad redoxpolymerisation. Typiskt dispergerades 1,0 g nMMT i 50 ml destillerat vatten med ultraljud för 2 h för att bilda en homogen dispersion. Ultraljudsbehandling förbättrar dispersionen av lera, vilket resulterar i förbättrade mekaniska egenskaper och adsorptionskapacitet hos hydrogelerna. Metakrylsyramonomer (30 ml) tillsattes droppvis till suspensionen. Initiatorammoniumpersulfat (APS) (0,1 M) tillsattes till blandningen följt av 1,0 ml TEMED-accelerator. Dispersionen omrördes kraftigt i 4 timmar vid 50 °C av en magnetomrörare. Den resulterande viskösa massan acetontvättades och torkades i 48 timmar vid 70 °C i en ugn. Den resulterande produkten maldes och förvarades i en glasflaska. Olika nanokompositgeler syntetiserades genom att variera nMMT i mängder av 0,5, 1,0, 1,5 och 2,0 g. De nanokomposithydrogeler som framställts med användning av 1,0 g nMMT visade bättre adsorptionsresultat än resten av kompositer och användes därför för ytterligare adsorptionsundersökning.
SEM-EDX-mikrograferna till höger visar den elementära och strukturella analysen av nanogelerna som består av montmorillonit (MMT), nano-montmorillonit (nMMT), poly (metakrylsyra) / nano-montmorillonit (PMA / nMMT) och amoxicillin (AMX) - och diklofenak (DF) -laddad PMA / nMMT. SEM-mikrograferna registrerade med en förstoring på 1,00 KX tillsammans med EDX av

  • montmorillonit (MMT),
  • nano-montmorillonit (nMMT),
  • poly(metakrylsyra)/nano-montmorillonit (PMA/nMMT),
  • och amoxicillin (AMX)- och diklofenak (DF)-laddad PMA / nMMT.

Det observeras att rå MMT är skyldig i en skiktad arkstruktur som visar närvaron av större korn. Efter modifiering exfolieras arken av MMT i små partiklar, vilket kan bero på eliminering av Si2+ och Al3+ från de oktaedriska platserna. EDX-spektrumet för nMMT uppvisar en hög andel kol, vilket främst kan bero på det ytaktiva ämnet som används för modifiering eftersom huvudbeståndsdelen i CTAB (C19H42BrN) är kol (84%). PMA/nMMT visar en sammanhängande och nästan samkontinuerlig struktur. Vidare är inga porer synliga, vilket visar fullständig exfoliering av nMMT i PMA-matrisen. Efter sorption med läkemedelsmolekylerna amoxicillin (AMX) och diklofenak (DF) observeras förändringar i PMA/nMMT-morfologin. Ytan blir asymmetrisk med en ökning av den grova strukturen.
Användning och funktioner för lerbaserade hydrogeler i nanostorlek: Lerbaserade hydrogelnanokompositer är tänkta att vara potentiella superadsorbenter för upptag av oorganiska och / eller organiska föroreningar från en vattenlösning på grund av kombinationsegenskaperna hos både leror och polymerer, såsom biologisk nedbrytbarhet, biokompatibilitet, ekonomisk livskraft, överflöd, hög specifik ytarea, tredimensionellt nätverk och svullnad / svullnadsegenskaper.
(jfr Khan m.fl., 2020)

Ultraljud syntetiserade nanogeler laddade med olika nanopartiklar såsom nano-montmorillonitlera.

SEM-EDX-mikrografer av (a) MMT, (b) nMMT, (c) PMA/nMMT och (d) AMX- och (e) DF-laddade nanokomposithydrogeler. Nanologerna framställdes med ultraljud.
(studie och bilder: ©Khan et al. 2020)

Högpresterande ultrasonicators för hydrogel och Nanogel produktion

Högpresterande ultrasonicators för hydrogel och Nanogel produktion
Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljud utrustning för syntes av hydrogeler och nanogeler med överlägsna funktioner. Från små och medelstora R&D och pilot ultrasonicators till industriella system för kommersiell hydrogel tillverkning i kontinuerligt läge, Hielscher Ultrasonics har rätt ultraljud processor för att täcka dina krav på hydrogel / nanogel produktion.

Varför Hielscher Ultrasonics?

  • hög effektivitet
  • Toppmodern teknik
  • Tillförlitlighet & Robusthet
  • Batch & Inline
  • för valfri volym
  • intelligent programvara
  • smarta funktioner (t.ex. dataprotokollering)
  • Enkelt och säkert att använda
  • lågt underhåll
  • CIP (clean-in-place)

Nedanstående tabell ger dig en indikation på hur mycket våra ultraljudsapparater kan hantera:

batch Volym Flödeshastighet Rekommenderade Devices
1 till 500 ml 10 till 200 ml / min UP100H
10 till 2000 ml 20 till 400 ml / min Uf200 ः t, UP400St
0.1 till 20L 0.2 till 4L / min UIP2000hdT
10 till 100 liter 2 till 10 1 / min UIP4000hdT
15 till 150L 3 till 15 liter/min UIP6000hdT
n.a. 10 till 100 l / min UIP16000
n.a. större kluster av UIP16000

Kontakta oss! / Fråga oss!

Be om mer information

Använd formuläret nedan för att begära ytterligare information om ultraljudprocessorer, applikationer och pris. Vi kommer gärna att diskutera din process med dig och att erbjuda dig ett ultraljudssystem som uppfyller dina krav!









Observera att våra Integritetspolicy.


I det korta klippet ovan, ultrasonicator UP50H används för att bilda en hydrogel med användning av en gelator med låg molekylvikt. Resultatet är en självläkande supramolekylär hydrogel.
(Studie och film: Rutgeerts et al., 2019)
Ultraljud dispersion av kiseldioxid nanopartiklar i hydrogel: Hielscher ultraljud homogenisator UP400St sprider kiseldioxid nanopartiklar snabbt och effektivt till en enhetlig nanogel med multi-funktioner.

Ultraljud dispersion av nanopartiklar i Hydrogel med hjälp av ultrasonicator UP400St

Video miniatyr



Litteratur / Referenser

Fakta Värt att veta

Protokoll för sonokemisk syntes av ZnO-nanopartiklar

ZnO NPs syntetiserades med användning av den kemiska utfällningsmetoden under effekten av ultraljudsbestrålning. I ett typiskt förfarande användes zinkacetatdihydrat (Zn(CH3COO)2·2H2O) som prekursor och en ammoniaklösning på 30–33% (NH3) i en vattenlösning (NH4OH) som reduktionsmedel. ZnO-nanopartiklarna producerades genom att lösa upp lämplig mängd zinkacetat i 100 ml avjoniserat vatten för att producera 0,1 M av en zinkjonlösning. Därefter utsattes zinkjonlösningen för ultraljudsvågbestrålning med användning av en Hielscher UP400S (400 W, 24 kHz, Berlin, Tyskland) vid en amplitud av 79% och en cykel av 0,76 i 5 min vid en temperatur av 40 ◦C. Därefter tillsattes ammoniaklösningen droppvis till zinkjonlösningen under effekten av ultraljudsvågorna. Efter några ögonblick började ZnO NPs att fälla ut och växa, och ammoniaklösningen tillsattes kontinuerligt tills fullständig utfällning av ZnO NPs inträffade.
De erhållna ZnO NPs tvättades med avjoniserat vatten flera gånger och lämnades ut för att slå sig ner. Bakåt torkades den erhållna fällningen vid rumstemperatur.
(Ismail m.fl., 2021)

Vad är nanogeler?

Nanogeler eller nanokomposithydrogeler är en typ av hydrogel som innehåller nanopartiklar, vanligtvis i intervallet 1-100 nanometer, i sin struktur. Dessa nanopartiklar kan vara organiska, oorganiska eller en kombination av båda.
Nanogeler bildas genom en process som kallas tvärbindning, vilket involverar kemisk bindning av polymerkedjor för att bilda ett tredimensionellt nätverk. Eftersom bildandet av hydrogeler och nanogeler kräver noggrann blandning för att hydrera den polymera strukturen, för att främja tvärbindningen och för att införliva nanopartiklarna, ultraljud är en mycket effektiv teknik för produktion av hydrogeler och nanogeler. Hydrogel- och nanogelnätverk kan absorbera stora mängder vatten, vilket gör nanogeler mycket hydratiserade och därmed lämpliga för ett brett spektrum av applikationer som läkemedelsleverans, vävnadsteknik och biosensorer.
Nanogelhydrogeler består vanligtvis av nanopartiklar, såsom kiseldioxid eller polymerpartiklar, som är dispergerade genom hydrogelmatrisen. Dessa nanopartiklar kan syntetiseras genom olika metoder, inklusive emulsionspolymerisation, invers emulsionspolymerisation och sol-gelsyntes. Dessa polymerisation och sol-gel synteser dra stor nytta av ultraljud agitation.
Nanokomposithydrogeler, å andra sidan, består av en kombination av en hydrogel och en nanofiller, såsom lera eller grafenoxid. Tillsatsen av nanofillern kan förbättra hydrogelens mekaniska och fysikaliska egenskaper, såsom dess styvhet, draghållfasthet och seghet. Här underlättar den kraftfulla dispersionskapaciteten för ultraljudsbehandling den enhetliga och stabila fördelningen av nanopartiklar i hydrogelmatrisen.
Sammantaget har nanogel- och nanokomposithydrogeler ett brett spektrum av potentiella tillämpningar inom områden som biomedicin, miljösanering och energilagring på grund av deras unika egenskaper och funktioner.

Tillämpningar av Nanogel för medicinska behandlingar

Typ av Nanogel läkemedel sjukdom Aktivitet Referenser
PAMA-DMMA nanogeler Doxorubicin Cancer Ökning av frisättningshastigheten när pH-värdet minskade. Högre cytotoxicitet vid pH 6,8 i cellviabilitetsstudier Du m.fl. (2010)
Chitosanbaserade nanogeler dekorerade med hyaluronat Fotosensibiliserare som tetra-fenyl-porfyrin-tetrasulfonat (TPPS4), tetra-fenyl-klorin-tetrakarboxylat (TPCC4) och klorin e6 (Ce6) Reumatiska sjukdomar Snabbt tas upp (4 h) av makrofagerna och ackumuleras i deras cytoplasma och organeller Schmitt m.fl. (2010)
PCEC-nanopartiklar i Pluronic hydrogeler Lidokain Lokalbedövning Producerade långvarig infiltrationsanestesi på ca 360 min Yin m.fl. (2009)
Poly(laktid-co-glykolsyra) och kitosannanopartikel dispergerad i HPMC och Carbopol gel Spantide II Allergisk kontaktdermatit och andra hudinflammatoriska störningar Nanogelinncreases potential för perkutan leverans av spantide II Punit m.fl. (2012)
pH-känsliga polyvinylpyrrolidon-poly (akrylsyra) (PVP / PAAc) nanogeler Pilokarpin Upprätthålla en tillräcklig koncentration av pilokarpinen vid verkningsstället under längre tid Abd El-Rehim m.fl. (2013)
Tvärbunden poly (etylenglykol) och polyetylenimin Oligonukleotider Neurodegenerativa sjukdomar Transporteras effektivt över BBB. Transporteffekten ökar ytterligare när nanogelens yta modifieras med transferrin eller insulin Vinogradov m.fl. (2004)
Kolesterolbärande pullulan nanogeler Rekombinant murin interleukine-12 Tumör immunterapi Nanogel med fördröjd frisättning Farhana m.fl. (2013)
Poly(N-isopropylakrylamid) och kitosan Hypertermi cancerbehandling och riktad läkemedelsleverans Termokänslig magnetiskt modaliserad Farhana m.fl. (2013)
Tvärbundet grenat nätverk av polyetylenimin och PEG Polyplexnanogel Fludarabin Cancer Förhöjd aktivitet och minskad cytotoxicitet Farhana m.fl. (2013)
Biokompatibel nanogel av kolesterolbärande pullulan Som artificiell chaperon Behandling av Alzheimers sjukdom Hämma aggregering av amyloid β-protein Ikeda m.fl. (2006)
DNA-nanogel med fotokorsbindning Genetiskt material Genterapi Kontrollerad leverans av plasmid-DNA Lee m.fl. (2009)
Karbopol/zinkoxid (ZnO) hybrid nanopartikelgel ZnO nanopartiklar Antibakteriell aktivitet, bakteriell hämmare Ismail m.fl. (2021)

Tabell anpassad från Swarnali et al., 2017


Högpresterande ultraljud! Hielschers produktsortiment täcker hela spektrumet från den kompakta labb ultrasonicator över bänkenheter till fullindustriella ultraljudssystem.

Hielscher Ultrasonics tillverkar högpresterande ultraljud homogenisatorer från Labb till industriell storlek.

Vi diskuterar gärna din process.

Låt oss komma i kontakt.