Nano Hidroksiapatit, Sono-sentezi

Hidroksiapatit (HA ya da HAP) nedeniyle kemik malzemesinin kendi benzeri bir yapıya tıbbi amaçlar için, yüksek sıklıkta biyoaktif bir seramiktir. hidroksiapatit Ultrasonik destekli sentez (sono-sentez) yüksek kalite standartlarında nanoyapısal HAP üretmek için başarılı bir tekniktir. Ultrasonik yol nano kristalin HAP olarak modifiye edilmiş parçacıkların, örneğin üretmesini sağlar Çekirdek-kabuk nanosferler ve kompozitler.

Hidroksiapatit: A yönlü Mineral

Hidroksilapatit veya hidroksiapatit (HAP da HA) formül Ca kalsiyum apatit bir doğal olarak oluşan mineral şeklidir5((PO)4)3(OH). Kristal birim hücre iki varlık içermesi göstermek için, genellikle Ca yazılır10((PO)4)6Oh2. Hidroksilapatit kompleks apatit grubuna ait hidroksil sonlu üyeyi olup. OH iyonu florür, klorür ya da karbonat, üretim fluorapatit veya Klorapatit ile ikame edilmiş olabilir. Bu, altıgen kristal sisteminde kristalize olur. kemik ağırlıkça% 50 kadar hidroksiapatit değiştirilmiş bir şekli olmasından dolayı kendi HAP kemik malzemesi olarak bilinir.
Tıpta, nano-yapılı gözenekli HAP yapay kemik uygulama için ilginç bir malzemedir. Nedeniyle kemik temas ve kemik malzemesi olan benzer kimyasal bileşim içinde, onun iyi biyolojik uyumluluk için, gözenekli HAP seramik, kemik doku rejenerasyonu, hücre proliferasyonu, ve ilaç uygulaması dahil biyomedikal uygulamalarda büyük bir kullanım alanı bulmuştur.
“Kemik dokusu mühendisliğinde kemik kusurları ve büyütme, yapay kemik aşı maddesi, ve protez revizyon için dolgu malzemesi olarak uygulanmıştır. Bu yüksek yüzey alanlı mükemmel osteokondüktivitesini ve emilebilirliği hızlı kemik büyümesini sağlayan yol açar. “[Soypan ve diğ. 2007] Yani, birçok modern implantlar hidroksilapatitin ile kaplanır.
mikrokristalin hidroksilapatit başka umut verici bir uygulama olarak kullanımıdır “Kemik yapımı” Kalsiyum ile karşılaştırıldığında, üstün emme ile tamamlar.
kemik ve diş bakım maddesi olarak kullanımı yanı sıra, Hap diğer uygulamaları protein kromatografi uygulamaları ve su arıtma işlemlerinde, farmasötik ürünlerde bileşiği olarak, kataliz, gübre üretimi bulunabilir.

Güç Ultrason: Efektler ve Etki

Sonication bir akustik alan kullanılan bir süreç olarak tanımlanır, hangi sıvı bir ortam ile birleştiğinde. Ultrason dalgaları sıvı içinde yayılır ve alternatif yüksek basınç / düşük basınç döngüleri (sıkıştırma ve rarefaction) üretir. Nadir birleşme aşamasında küçük vakum kabarcıkları veya boşluklar kabarcık daha fazla enerji absorbe edemez kadar çeşitli yüksek basınç / düşük basınç döngüleri üzerinde büyümek sıvı, ortaya çıkar. Bu aşamada, kabarcıklar bir sıkıştırma aşamasında şiddetle patlar. Bu tür kabarcık çöküşü sırasında büyük miktarda enerji bir şok dalgaları, yüksek sıcaklıklar (yaklaşık 5.000K) ve basınçlar (yaklaşık 2.000 atm) şeklinde serbest bırakılır. Ayrıca, bu "sıcak noktalar" çok yüksek soğutma oranları ile karakterizedir. Kabarcığın patlaması aynı zamanda 280 m/s hıza kadar sıvı jetleri ile sonuçlanır. Bu fenomen kavitasyon denir.
çökmesi sırasında üretilen bu aşırı kuvvetler, sık sık da kavitasyon kabarcıkları, sonike edilmiş ortam içinde genişletmek, parçacıklar ve damlacıklar etkilenir – Katı Bu bozmak, böylece parçalar arası çarpışma sonucu. Bu şekilde, örneğin, öğütme, deaglomerasyon, ve dispersiyon olarak partikül boyutu azaltılması sağlanır. parçacıklar submicron- ve nano boyutlu için diminuted edilebilir.
Mekanik etkilerin yanında, güçlü bir sonikasyon serbest radikaller, kesme molekülleri oluşturmak ve partiküllerin yüzeylerinin aktive edebilir. Bu olgular, bu Sonochemistry olarak bilinir.

Sono-sentezi

çökelmesi için daha çekirdeklenme yerlerinin oluşturulur, böylece düzgün dağılımı çok ince parçacıklar içinde bulamaç sonuçlarının bir ultrasonik işlem.
ultrasonikasyon altında sentezlenir HKP parçacıkları topaklaşma bir azalma seviyesi gösterir. ultrasonik sentezlenen HAP aglomerasyona düşük eğilim ör doğrulandı Poinern et al FESEM (alan emisyon Taramalı Elektron Mikroskobu) analizi ile. (2009).

Ultrason yardımcı doğrudan büyüme aşamasında parçacık şeklini etkileyebilir ultrasonik kavitasyon kimyasal reaksiyonlar ve fiziksel etkilerini teşvik. ince reaksiyon karışımlarının hazırlanmasını ortaya çıkan ultrasonikasyon ana faydaları

  • 1), reaksiyon hızı arttı
  • 2) işlem süresi azalmış
  • 3), enerjinin etkin kullanımı genel bir gelişme.

Poinern ve diğ. (2011) kalsiyum nitrat tetrahidrat (Ca [NO3] 2 · 4H2O) ve ana maddeleri olarak potasyum dihidrojen fosfat (KH2PO4) kullanan bir ıslak kimyasal yol geliştirildi. sentez sırasında pH değerinin kontrolü için, amonyum hidroksit (NH4OH) ilave edildi.
Ultrason işlemcisi olan bir UP50H (50 W, 30 kHz, / 7 mm çapındaki ağırlık MS7 Sonotrode) Hielscher ultrason den.

Nano-HAP sentezi Adım:

0.32 M bir 40 ml solüsyon Ca (3)2 · 4 ः2O Küçük bir beher içinde hazırlanmıştır. Solüsyonun pH değeri daha sonra yaklaşık 2.5 mL NH ile 9.0'a ayarlandı4OH. Çözelti ile ses dalgalarına maruz bırakıldı UP50H 1 saat süreyle% 100 genlik ayarında.
ilk bir saat sonunda 0.19 M bir 60 ml solüsyon [kh2Po4ultrasonik radyasyon bir ikinci saat geçiyor ise] daha sonra yavaşça birinci çözeltiye damla damla ilave edildi. Ca / P oranı 1.67 C'de muhafaza edilmiştir karıştırma işlemi sırasında pH değeri 9 kontrol edilmeli ve muhafaza edildi. Çözelti daha sonra elde edilen beyaz çökelti ısıl işlem için örnek bir dizi halinde biçimli sonra santrifüj (yaklaşık 2000 g) kullanılarak filtre edilmiştir.
önce ısıl işlem sentez prosedüründe ultrason varlığı ilk nano HAP parçacık öncüleri oluşturulmasında önemli bir etkisi vardır. Bu nükleasyon ilişkili olduğu partikül boyutu ve bu da sıvı faz içinde süper doyma derecesi ile ilişkili olduğu bir malzemeden, büyüme kalıbı kaynaklanmaktadır.
Buna ek olarak, parçacık boyutu ve morfolojisi hem doğrudan Bu sentez işlemi sırasında etkilenebilir. 0 50W için ultrason gücünü artırma etkisi, ısıl işlem öncesinde parçacık boyutunu azaltmak mümkün olduğunu göstermiştir.
sıvı ışınlamak için kullanılan artan ultrason güç kabarcıklarının daha fazla sayıda / kavitasyon üretilen olduğuna işaret etmiştir. Bu da daha fazla çekirdek siteleri üretilmiş ve bunun bir sonucu olarak, bu siteleri etrafında oluşturulan partiküller, daha küçüktür. Ayrıca, ultrasonik ışınlamanın daha uzun süre maruz kalan parçacıklar az toplaşma göstermektedir. Ultrason sentez işlemi sırasında kullanıldığında sonraki FESEM veri azaltılmış Partikül birikmesini onaylamıştır.
nanometre boyutlarında ve küresel yapıya Nano-HAP parçacıkları ultra-sesin mevcudiyetinde bir ıslak kimyasal çöktürme tekniği kullanılarak üretilmiştir. Bu kristal yapı ve ortaya çıkan nano HAP tozların morfolojisi ultrasonik radyasyon kaynağının gücü ve kullanılan ısı muamelesi bağlı olduğu bulunmuştur. Sentez işleminde ultrason varlığı daha sonra, ısıl işlemden sonra ultra ince nano HAP tozlar üretilen kimyasal reaksiyonlar ve fiziksel etkileri teşvik açıktı.

Bir cam akış hücresi ile kesintisiz ultrasonikleştirme

ultrasonik reaktör bölmesi içinde sonikasyon

hidroksiapatit:

  • Ana inorganik kalsiyum fosfat, mineral
  • yüksek biyo-uyumluluk
  • yavaş biyobozunurluk
  • osteokonduktif
  • toksik olmayan
  • immünojenik olmayan
  • polimerler ve / veya cam ile birleştirilebilir
  • diğer moleküller için iyi bir emme yapısı matrisi
  • mükemmel kemik yerine
Ultrasonik homojenizatörler Böyle HAP olarak sentezlemek ve partikülleri fonksiyonel hale getirilmesinin güçlü araçlar vardır

Sonda tipi ultrasonikatör UP50H

Ultrasonik Sol-jel işleminde ile HAP sentezi

Ultrasonik nano-yapılı HKP partiküllerinin sentezi için bir sol-jel işleminde yardımlı
Malzeme:
– Reaksiyona giren maddeler: Kalsiyum nitrat Ca (3)2Di-amonyum hidrojen fosfat (NH4)2HPO4, Sodyum NaOH hydroxyd;
– 25 ml deney tüpü

  1. NO (Ca çözülür3)2 ve (NH4)2HPO4 damıtılmış su içinde (fosfor mol oranlı kalsiyum: 1.67)
  2. 10 etrafında pH tutmaya çözümü için bazı NaOH ekleyin.
  3. Bir ultrasonik işlem UP100H (Sonotrot MS10, genlik 100%)
  • hidrotermal sentez elektrikli fırında 24 saat süreyle 150 ° C'de gerçekleştirilmiştir.
  • Reaksiyonun ardından, kristal HAP deiyonize su ile santrifüj ve yıkama ile hasat edilebilir.
  • mikroskobu (SEM, TEM) ve / veya spektroskopisi (FT-IR) ile elde edilen HKP nano analizi. sentezlenmiş HKP nanopartiküller yüksek kristallik göstermiştir. Farklı morfolojisi ultrasonik titreşim süresine bağlı olarak görülebilir. Daha uzun sonikasyon yüksek en boy oranı ve ultra-yüksek kristallik ile homojen HAP nanoçubuklar yol açabilir. [Cp. MANAfi ve diğ. 2008]

HAP Modifikasyonu

Nedeniyle kırılganlığı, saf HAP uygulaması sınırlıdır. Doğal kemik bileşik esas olarak (kemik yaklaşık 65wt% hesaplara) nano-boyutlu, iğneye benzer HAP kristaller oluşmuştur olduğu malzeme araştırma olarak, pek çok çaba polimerler ile HKP değiştirmek için yapılmıştır. geliştirilmiş materyal özelliklerine sahip kompozitlerin Ultrasonik destekli HAP modifikasyonu ve sentez çeşitli olanakları (aşağıda birkaç örnek bakın).

Pratik Örnekler:

Nano-HAP sentezi

Poinern ve arkadaşlarının çalışmasında. (2009), bir Hielscher UP50H prob tipi ultrasonikatör başarılı HAP sono-sentezi için kullanıldı. ultrason enerjisinin artması ile, Hap kristallerin parçacık boyutu azalmıştır. Nano yapısındaki hidroksiapatit (HAP), bir ultrasonik destekli ıslak çökeltme tekniği kullanılarak hazırlandı. Ca (3) Ve KH25Po4 werde ana malzeme ve NH olarak kullanılan3 çökeltici gibi. ultrasonik ışıma altında hidrotermal çökeltme nano metre boyut aralığı (yakl. 30 nm ± 5%) ve küresel yapıya sahip nano-ölçekli parçacıklar HAP ile sonuçlanmıştır. Poinern ve iş sono-hidrotermal ticari üretime güçlü ölçek büyütme özelliğine sahip bir ekonomik rotayı sentez bulundu.

gelantine-hidroksiapatit sentezi (Jel HAP)

Brundavanam ve arkadaşları başarılı hafif sonikasyon koşulları altında bir gelantine-hidroksiapatit (Jel-HAP) kompozit hazırladık. gelantine-Hidroksiapatit hazırlanması için, jelatin 1 g tam 40 ° C'de 1000 mL MiliQ suyu içinde çözülmüş edilmiştir. Hazırlanan jelatin çözeltisi 2 mL daha sonra Ca2 + / NH eklendi3 Karışım. Karışım bir ile ses dalgalarına maruz bırakıldı UP50H ultrasonikatör (50W, 30kHz). 0.19 M KH sonication sırasında, 60mL2Po4 Açılır akıllıca karışıma ilave edildi.
Tüm çözüm 1saat için sonicated oldu. pH değeri her zaman pH 9'da kontrol edilip muhafaza edildi ve Ca/P oranı 1.67'ye ayarlandı. Beyaz çökelti filtrasyon santrifüj ile elde edildi, kalın bir bulamaç ile sonuçlanan. Farklı numuneler 100, 200, 300 ve 400°C sıcaklıkta 2 saat boyunca bir tüp fırınında ısıl işlem gördü. Böylelikle, ince bir toz öğütülmüş ve XRD, FE-SEM ve FT-IR ile karakterize bir Jel-HAp tozu, granüler formda elde edildi. Sonuçlar, HAp büyüme aşamasında hafif ultrasonication ve jelatin varlığı düşük yapışma teşvik göstermektedir – bu şekilde daha küçük sonuçlanan ve Gel-HAp nano parçacıkların düzenli küresel bir şekil oluşturan. Hafif sonication ultrasonik homojenizasyon etkileri nedeniyle nano boyutlu Jel-HAp parçacıkların sentezine yardımcı olur. Jelatinden gelen amid ve karbonil türleri daha sonra sonochemicaldestekli etkileşim yoluyla büyüme aşamasında HAp nano-parçacıklara bağlanır.
[Brundavanam ve diğ. 2011]

Titanyum Trombositler üzerinde HAP birikmesi

Ozhukil Kollatha ve diğ. (2013) öğrendiğimize göre hidroksiapatitin Ti kaplı plakalara sahip. birikimi önce, Hap süspansiyon homojenize edildi UP400S (Ultrasonik korna H14 ile 400 watt ultrasonik cihaz, sonikasyon süresi 40 sn.% 75 amplitüdü).

Gümüş HAP Kaplı

(2013) Ignatev ve arkadaşları gümüş nanopartiküller (AgNp) antibakteriyel özelliklere sahip bir HAP kaplama elde etmek ve sitotoksik etkisini azaltmak için HKP üzerine biriktirilmiştir biyosentetik bir yöntem geliştirdi. gümüş nanopartikülleri deagglomeration ve hidroksiapatit, bir Hielscher üzerindeki kalıcılığını sağlayacak UP400S kullanıldı.

Ignatev ve birlikte çalışanlar gümüş kaplamalı HAP üretimi için ultrasonik prob tipi cihaz UP400S kullanılır.

Manyetik bir karıştırıcı ve ultrasonikleştirici bir kurulum UP400S Gümüş kaplı Hap hazırlanması için kullanıldı [Ignatev ve ark 2013]

Güçlü ultrasonik cihazlar alt micron- ve nano ölçekli aralığındaki partiküller tedavi etmek güvenilir araçlardır. Eğer sentezlemek isteyin, dağıtmak veya araştırma amaçlı küçük tüplerde partikülleri işlevselleştirmek veya ticari üretim için nano toz çamurların yüksek hacimli tedavi etmek gerek – Hielscher ihtiyaçlarınız için uygun ultrasonikatör sunuyor!

Ultrasonik reaktör UP400S

Ultrasonik homojenleştirici UP400S

Bize Ulaşın / Daha Fazla Bilgi İsteyin

senin işleme gereksinimleri hakkında bize konuşun. Projeniz için en uygun kurulum ve işleme parametrelerini tavsiye eder.





Lütfen dikkat Gizlilik Politikası.


Edebiyat referansları

  • Brundavanam, R. K .; Jinag, Z.-T., Chapman, P .; Le, X-T .; Mondinos, N .; Fawcett, D .; Poinern, G.E., J. (2011): Nano hidroksiapatit ultrasonik termal destekli sentezi üzerindeki seyreltilmiş jelatin etkisi. Ultrason. Sonochem. 18, 2011. 697-703.
  • Cengiz, B.; Gökçe, Y.; Yıldız, N.; Aktaş, Z.; Calimli, A. (2008): Hidroyapatit nano partiküllerinin sentezi ve karakterizasyonu. Kolloidler ve Yüzeyler A: Physicochem. Eng. Yönleri 322; 2008. 29-33.
  • Ignatev, E .; Rybak, T .; Colonges, G .; Scharff, W .; Marke, S. (2013): Gümüş Nanopartiküller ile Plazma Sprey Hidroksiapatit Kaplamalar. Açta Metallurgica slovaca, 19/1; 2013 20-29.
  • Jevtića, E .; Radulovićc, A .; Ignjatovića, N .; Mitrićb, E .; Uskoković, D. (2009): poli Kontrollü düzeneği (d, l-laktik-ko-glikolit) / ultrasonik ışıma altında hidroksiapatit çekirdek-kabuk-nanosferler. Açta Biomaterialia 5/1; 2009. 208-218.
  • Kusrini, E .; Pudjiastuti, A. R .; Astutiningsih, S .; Harjanto S. (2012): Ultrason Kombinasyon Yöntemleri tarafından sığır kemiğinden Hidroksiapatit hazırlanması ve kurutulması püskürtün. Intl. Konf. Kimyasal, Bio-Kimya ve Çevre Bilimleri (ICBEE'2012) Singapur, Aralık 14-15, 2012.
  • MANAfi, S .; Badiee, S. H. (2008): Islak Kimyasal Yöntemiyle Nano Hidroksiapatit KRİSTAL Ultrason Etkisi. IR J Pharma Sci 4/2; 2008. 163-168
  • Ozhukil Kollatha, V .; Chenc, S .; Clossetb, R .; Luytena, J .; Trainab, K .; Mullensa, S .; Boccaccinic, A. R .; Clootsb, R. (2013): AC Titanium'da Hidroksiapatit DC Elektroforetik Birikimi vs. Avrupa Seramik Derneği 33 Dergisi; 2013 2715-2721.
  • Poinern, G.E.J .; Brundavanam, R.K .; Thi, Le, X .; Fawcett, (2012) D.: Potansiyel Sert Doku Mühendisliği Uygulamaları için Hidroksiapatit 30 nm Ölçekli Partikül Bazlı Powder türeyen bir Gözenekli Seramik Mekanik Özellikleri. Biyomedikal Mühendisliği 2/6 American Journal of; 2012. 278-286.
  • Poinern, G.J.E.; Brundavanam, R.; Thi Le, X.; Corceviç, S.; Prokic, M.; Fawcett, D. (2011): Nanometre ölçekli hidroksiapatit biyo-seramik oluşumunda termal ve ultrasonik etkisi. Uluslararası Nanotıp Dergisi 6; 2011. 2083–2095.
  • Poinern, G.J.E.; Brundavanam, R.K.; Mondinos, N.; Jiang, Z.-T. (2009): Ultrason destekli yöntemle nanohidroksiapatit sentezi ve karakterizasyonu. Ultrasonik Sonochemistry, 16 /4; 2009. 469- 474.
  • Soypan, I .; Mel, E .; Ramesh, S .; Halid, K.A: (2007): suni kemik uygulamaları için Gözenekli hidroksiapatit. Advanced Materials 8. 2007. 116 Bilim ve Teknoloji.
  • Suslick, K. S. (1998): Kimyasal Teknoloji Kirk-Othmer Encyclopedia; 4. Baskı. J. Wiley & Wiley & Sons: New York, Cilt. 26, 1998. 517-541.

İlgili Mesajlar

örneğin UIP1500hd olarak tezgah üstü ve üretim için ultrasonik cihazlar tam endüstriyel not sağlar.

Ultrasonik cihaz UIP1500hd akış reaktörü ile