Kumush nanozarrachalarga yashil sonokimyoviy yo'l
Kumush nanozarrachalar (AgNP) mikroblarga qarshi xususiyatlari, optik xususiyatlari va yuqori elektr o'tkazuvchanligi tufayli tez-tez ishlatiladigan nanomateriallardir. Kappa karagenandan foydalangan holda sonokimyoviy marshrut kumush nano zarrachalarini tayyorlash uchun oddiy, qulay va ekologik toza sintez usuli hisoblanadi. k-karragenan tabiiy ekologik stabilizator sifatida ishlatiladi, kuchli ultratovush esa yashil reduksiya qiluvchi vosita sifatida ishlaydi.
Yashil kimyo aniq parametrlarni nazorat qilishni talab qiladi. Bizning nanomaterial muhandislarimiz hosildorlikni maksimal darajaga chiqarish, zarra shaklini nazorat qilish va yashil kimyo tamoyillariga to‘liq rioya qilish uchun sizga mos sonotrod, reaktor geometriyasi va quvvat sozlamalarini tanlashda yordam beradi.
Ag+/κ-karageenan (chapda) va sonikatsiyadan o‘tgan Ag/κ-karageenan (o‘ngda). Sonikatsiya UP400S bilan 90 daqiqa davomida amalga oshirildi.
[Elsupikhe va boshq., 2015]
Kumush nanozarrachalarning yashil ultratovushli sintezi
Elsupikhe va boshqalar. (2015) kumush nanozarrachalarni (AgNPs) tayyorlash uchun yashil ultratovush yordamida sintez qilish yo'lini ishlab chiqdi. Sonokimyo ko'plab nam-kimyoviy reaktsiyalarni targ'ib qilish uchun yaxshi ma'lum. Sonication tabiiy stabilizator sifatida AgNPlarni k-karragenan bilan sintez qilish imkonini beradi. Reaktsiya xona haroratida ishlaydi va hech qanday aralashmalarsiz fcc kristalli tuzilishga ega kumush nanozarrachalarni hosil qiladi. AgNP ning zarracha kattaligi taqsimotiga k-karragenan kontsentratsiyasi ta'sir qilishi mumkin.
Sonikatsiya ostida k-karragenan bilan qoplangan zaryadlangan Ag-NPs guruhlari o'rtasidagi o'zaro ta'sir sxemasi. [Elsupikhe va boshqalar. 2015]
Protsedura: Kumush nanopartikulalarining barqaror sintezi
- Ag-NPlar AgNO ni kamaytirish orqali sintez qilingan3 k-karragenan ishtirokida ultratovush yordamida. Turli xil namunalarni olish uchun 10 ml 0,1 M AgNO qo'shib, beshta suspenziya tayyorlandi.3 40 ml gacha k-karragenan. Amaldagi k-karragenan eritmalari mos ravishda 0,1, 0,15, 0,20, 0,25 va 0,3 og'irlik% ni tashkil etdi.
- AgNO ni olish uchun eritmalar 1 soat davomida aralashtiriladi3/k-karragenan.
- Keyin namunalar kuchli ultratovush nurlanishiga duchor bo'ldi: ultratovush qurilmasining amplitudasi UP400S (400W, 24kHz) 50% ga o'rnatildi. Sonikatsiya xona haroratida 90 daqiqa davomida qo'llaniladi. Ultrasonik suyuqlik protsessorlarining sonotrodi UP400S to'g'ridan-to'g'ri reaksiya eritmasiga botiriladi.
- Sonikatsiyadan so'ng, suspenziyalar 15 daqiqa davomida santrifüj qilindi va kumush ioni qoldiqlarini olib tashlash uchun ikki marta distillangan suv bilan to'rt marta yuvildi. Cho'kma qilingan nanozarralar Ag-NP ni olish uchun kechasi vakuum ostida 40 ° C da quritilgan.
Tenglama
- nH₂O —sonikatsiya–> +H + OH
- OH + RH –> R + H₂O
- AgNo₃–gidroliz–> Ag+ + NO₃–
- R + Ag+ —> Ag° + R’ + H+
- Ag+ + H –qisqartirishlar–> Ag°
- Ag+ + H2O —> Ag° + OH + H+
Tahlil va natijalar: Ultratovush yordamida sintez qilingan kumush nanopartikulalar
Natijalarni baholash uchun namunalar UV-ko'rinadigan spektroskopik tahlil, rentgen nurlari diffraktsiyasi, FT-IR kimyoviy tahlili, TEM va SEM tasvirlari bilan tahlil qilindi.
The number of Ag-NPs increased with increasing κ-carrageenan concentrations. The formation of Ag/κ-carrageenan was determined by UV-visible spectroscopy where the surface plasmon absorption maximum was observed at 402 to 420nm. The X-ray diffraction (XRD) analysis showed that the Ag-NPs are of a face-centered cubic structure. The Fourier transform infrared (FT-IR) spectrum indicated the presence of Ag-NPs in κ-carrageenan. Transmission electron microscopy (TEM) image for the highest concentration of κ-carrageenan showed the distribution of Ag-NPs with an average particle size near to 4.21nm. Scan electron microscopy (SEM) images illustrated the spherical shape of the Ag-NPs. The SEM analysis shows that with increasing κ-carrageenan concentration, changes in the surface of Ag/κ-carrageenan occurred, so that small-sized Ag-NPs with spherical shape were obtained.
K-karragenanning turli konsentrasiyalarida sonokimyoviy sintezlangan Ag/k-karragenan uchun TEM tasvirlari va mos keladigan hajm taqsimotlari. [mos ravishda 0,1%, 0,2% va 0,3% (a, b, c)].
UP400S – Ag nanozarrachalarining sonokimyoviy sintezi uchun ishlatiladigan ultratovushli qurilma
Adabiyot/Adabiyotlar
- Elsupikhe, Randa Fawzi; Shameli, Kamyar; Ahmad, Mansor B; Ibrahim, Nor Azowa; Zainudin, Norhazlin (2015): Green sonochemical synthesis of silver nanoparticles at varying concentrations of κ-carrageenan. Nanoscale Research Letters 10. 2015.
- Reza Kazemi Oskuee, Azhar Banikamali, Bibi Sedigheh Fazly Bazzaz, Hasan Ali Hosseini, and Majid Darroudi (2016): Honey-Based and Ultrasonic-Assisted Synthesis of Silver Nanoparticles and Their Antibacterial Activities. Journal of Nanoscience and Nanotechnology Vol. 16, 7989–7993, 2016.
- Bose, Rahul & Roychoudhury, Piya & Pal, Ruma (2021): In-situ green synthesis of fluorescent silica–silver conjugate nanodendrites using nanoporous frustules of diatoms: an unprecedented approach. Bioprocess and Biosystems Engineering 44, 2021
- I. De La Calle, N. Cabaleiro, M. Costas, F. Pena, S. Gil, I. Lavilla, C. Bendicho (2011): Ultrasound-assisted extraction of gold and silver from environmental samples using different extractants followed by electrothermal-atomic absorption spectrometry. Microchemical Journal, Volume 97, Issue 2, 2011. 93-100.
Ko‘p so‘raladigan savollar: Kumush nanopartikullarini yashil sonokimyoviy sintez qilish
Ultratovush kumush nanopartikullarining yashil sintezini qanday yaxshilaydi?
Ultratovush akustik kavitatsiyani keltirib chiqaradi, mahalliy issiqlik markazlarini hosil qilib, kumush ionlarini ekologik toza vositalar yordamida tezda kamaytiradi. Ushbu sonokimyoviy jarayon reaktsiya kinetikasini tezlashtiradi, birxil yadrolanishni rag‘batlantiradi va zarracha o‘lchami va shaklini aniq nazorat qilish imkonini beradi – bularning barchasi qattiq kimyoviy moddalar yoki yuqori issiqlik energiyasiz amalga oshiriladi.
AgNPs uchun yashil sonokimyoviy yo‘nalishning asosiy afzalliklari qanday?
Yashil sonokimyoviy sintez ultratovushni biokompatibellar kamaytiruvchi va qoplovchi moddalar (masalan, o‘simlik ekstraktlari, shakarlar yoki polimerlar) bilan birlashtirib, toksik bo‘lmagan, atrof-muhitga zarar yetkazmaydigan kumush nanopartikullarini hosil qiladi. Ushbu usul energiya sarfini kamaytiradi, sintez vaqtini qisqartiradi, zararli yon mahsulotlarni yo‘q qiladi va o‘lchami bir xil, juda barqaror nanopartikullar beradi.
Ultratovush kumush nanopartikullarining o‘lchami va morfologiyasini nazorat qila oladimi?
Ha. Ultratovush amplitudasi, chastotasi, quvvat zichligi va sonikatsiya vaqtini sozlash orqali ishlab chiqaruvchilar yadrolanish va o‘sish tezligini nozik ravishda sozlashlari mumkin. Bu turli shakllardagi (sharlar, kubiklar, uchburchak plitalar) 5–100 nm o‘lchamdagi AgNPlarni takrorlanadigan tarzda ishlab chiqarishga imkon beradi, maxsus biomedikal, elektron yoki sanoat ilovalariga moslashtirilgan.
Ultratovushli yashil sintez sanoatdagi AgNP ishlab chiqarishi uchun kengaytirilishi mumkinmi?
Albatta. Sanoat ultratovush protsessorlari qo‘llab-quvvatlaydi doimiy oqimli reaktorlar bu laboratoriya partiyalaridan to'liq ishlab chiqarishgacha muammosiz o'sadi. Inline sonikatsiya kavitatsiya taqsimotining bir xil, real vaqt rejimida jarayon monitoringi va partiyadan partiyaga barqarorlikni ta'minlaydi, bu esa uni yuqori hajmli, ekologik toza AgNP ishlab chiqarish uchun ideal qiladi.
Qaysi yashil kamaytiruvchi vosita ultratovushli kumush nanopartikul sintezida eng yaxshi ishlaydi?
Samarali ekologik toza vositalar qatoriga botanika ekstraktlari (masalan, aloe, yashil choy, tsitrus po'stlog'i), uglevodlar, aminokislotalar, oqsillar va biologik parchalanadigan polimerlar kiradi. Ultratovush ularning kamaytiruvchi va barqarorlashtiruvchi samaradorligini oshiradi, bu esa sintetik kimyoviy moddalarni to'liq almashtirish imkonini beradi, shu bilan birga yuqori quvvat, kolloid barqarorlik va funksional samaradorlikni saqlab qoladi.
Sonokimyoviy sintez AgNPlar uchun an'anaviy kimyoviy usullar bilan qanday taqqoslanadi?
An'anaviy kimyoviy yo'llar ko'pincha zaharli reduktorlar (masalan, natriy borohidrid), ekstremal pH qiymati, va xavfli chiqindilar hosil qilishga tayanadi. Yashil sonokimyoviy sintez xavfsiz, qayta tiklanadigan materiallardan foydalanadi, xona harorati yoki yumshoq haroratlarda ishlaydi, ishlov berish vaqtini sezilarli darajada qisqartiradi va toza, biokompatibil bo'lgan, yuqori tarqalish va saqlash muddatiga ega nanopartikullarni hosil qiladi.
Qaysi sanoatlar yashil ultratovushli kumush nanopartikullaridan foyda ko'radi?
Yashil sonokimyoviy usullar bilan sintez qilingan kumush nanopartikullar keng tarqalgan tarzda antimikrob qoplamalar, tibbiy uskuna, yaralarni parvarishlash, suvni filtrlash, moslashuvchan elektronika va barqaror qadoqlashda ishlatiladi. Ularning ekologik toza ishlab chiqarilishi qat'iy atrof-muhit va xavfsizlik standartlariga muvofiqlikni ta'minlaydi, shu bilan birga yuqori samaradorlik va reglament talablariga javob beradi.
Kumush Nanopartikullar nima?
Kumush nano-zarralar 1nm dan 100nm gacha bo'lgan o'lchamlari bilan tavsiflanadi. Ko'pincha "kumush" deb ta'riflanadi’ ba'zilari kumush oksidining katta foizidan iborat bo'lib, ularning katta nisbati sirtdan kumush atomlari. Kumush nanozarrachalar turli tuzilmalarda paydo bo'lishi mumkin. Ko'pincha sferik kumush nanozarrachalar sintezlanadi, ammo olmos, sakkizburchak va yupqa qatlamlar ham qo'llaniladi.
Kumush nanozarrachalar tibbiyotda keng tarqalgan. Kumush ionlari biologik faol bo'lib, kuchli mikroblarga qarshi va mikroblarga qarshi ta'sirga ega. Ularning juda katta sirt maydoni ko'plab ligandlarni muvofiqlashtirishga imkon beradi. Boshqa muhim xususiyatlar o'tkazuvchanlik va noyob optik xususiyatlardir.
O'tkazuvchanlik xususiyatlari uchun kumush nanozarrachalar ko'pincha kompozitlar, plastmassalar, epoksilar va yopishtiruvchi moddalar tarkibiga kiradi. Kumush zarralari elektr o'tkazuvchanligini oshiradi; shuning uchun elektronika ishlab chiqarishda kumush pastalar va siyohlar tez-tez ishlatiladi. Kumush nanozarrachalar sirt plazmonlarini qo'llab-quvvatlaganligi sababli, AgNPlar ajoyib optik xususiyatlarga ega. Plazmonik kumush nanozarrachalar sensorlar, detektorlar va analitik uskunalar uchun ishlatiladi, masalan, Surface Enhanced Raman Spectroscopy (SERS) va Surface Plasmon Field-enhanced Florescence Spectroscopy (SPFS).
Carrageenan nima?
Karragenan arzon tabiiy polimer bo'lib, u qizil dengiz o'tlarining turli turlarida mavjud. Karragenlar oziq-ovqat sanoatida keng qo'llaniladigan chiziqli sulfatlangan polisaxaridlar bo'lib, ularning jelleşmesi, qalinlashtiruvchi va barqarorlashtiruvchi xususiyatlariga ega. Ularning asosiy qo'llanilishi sut va go'sht mahsulotlarida, chunki ular oziq-ovqat oqsillari bilan kuchli bog'lanadi. Karragenning uchta asosiy navi mavjud bo'lib, ular sulfatlanish darajasida farqlanadi. Kappa-karragenan har bir disaxaridda bitta sulfat guruhiga ega. Iota-karragenan (i-karragenen) har bir disaxaridda ikkita sulfatga ega. Lambda karagenan (l-karragenen) har bir disaxaridda uchta sulfatga ega.
Kappa karagenan (k-karragenan) D-galaktoza va 3,6-anhidro-D-galaktozaning sulfatlangan polisaxaridining chiziqli tuzilishiga ega.
k-karragenan oziq-ovqat sanoatida keng qo'llaniladi, masalan, jelleştiruvchi vosita sifatida va to'qimalarni o'zgartirish uchun. U muzqaymoq, qaymoq, tvorog, sut kokteyllari, salat soslari, shirin quyultirilgan sut, soya sutida qo'shimcha sifatida mavjud. & mahsulot viskozitesini oshirish uchun boshqa o'simlik sutlari va soslar.
Bundan tashqari, k-karragenan oziq-ovqat bo'lmagan mahsulotlarda, masalan, shampun va kosmetik kremlarda, tish pastasida (tarkibiy qismlarning ajralishini oldini olish uchun stabilizator sifatida), yong'inga qarshi ko'pikda (ko'pikni yopishqoq bo'lishiga olib keladigan quyuqlashtiruvchi), havo spreyi jellarida mavjud. , poyabzal uchun jilo (qovushqoqlikni oshirish uchun), biotexnologiyada hujayralarni/fermentlarni immobilizatsiya qilish uchun, farmatsevtika vositalari (tabletkalar/tabletkalardagi faol bo'lmagan yordamchi modda sifatida), uy hayvonlari uchun oziq-ovqat va boshqalar.
K-karragenanning turli konsentrasiyalarida Ag/k-karragenan uchun SEM tasvirlari. [mos ravishda 0,1%, 0,2% va 0,3% (a, b, c)]. [Elsupikhe va boshqalar. 2015]