Ultrasonication yordamida nanokompozit gidrogel sintezi
Nanokompozit gidrogellar yoki nanogellar ko'p funktsiyali 3D tuzilmalar bo'lib, ular dori tashuvchilar va boshqariladigan dori vositalarini etkazib berish tizimlari sifatida yuqori samaradorlikka ega. Ultrasonication nano-o'lchamli, polimer gidrojel zarrachalarining tarqalishini, shuningdek, keyinchalik nanopartikullarni ushbu polimer tuzilmalariga qo'shish? qo'shishni ta'minlaydi.
Nanogellarning ultratovushli sintezi
Nanokompozit gidrogellar uch o'lchovli material tuzilmalari bo'lib, o'ziga xos xususiyatlarni namoyish qilish uchun mo'ljallangan bo'lishi mumkin, bu ularni kuchli dori tashuvchilari va boshqariladigan dori vositalarini etkazib berish tizimlariga aylantiradi. Ultrasonication funktsionallashtirilgan nano-o'lchamli zarrachalar sintezini, shuningdek, keyinchalik nanopartikullarni uch o'lchovli polimer tuzilmalariga qo'shish? qo'shishni rag'batlantiradi. Ultratovushli sintezlangan nanogellar biologik faol birikmalarni o'zlarining nano o'lchamdagi yadrolari ichida ushlab turishi mumkinligi sababli, bu nano o'lchamdagi gidrogellar ajoyib funktsiyalarni taklif qiladi.
Nanogellar gidrofil polimer tarmog'i sifatida fizik yoki kimyoviy jihatdan o'zaro bog'langan gidrogel nanozarralarining suvli dispersiyasidir. Yuqori samarali ultratovush nano-dispersiyalarni ishlab chiqarishda yuqori samarali bo'lganligi sababli, zond tipidagi ultratovush apparatlari yuqori funksiyalarga ega nanogellarni tez va ishonchli ishlab chiqarish uchun muhim vositadir.
Ultrasonikator UIP1000hdT nanokompozit gidrogel sintezi uchun shisha reaktor bilan
Ultrasonik usulda ishlab chiqarilgan nanogellarning funktsiyalari
- mukammal kolloid barqarorlik va katta o'ziga xos sirt maydoni
- nanozarrachalar bilan zich o'ralgan bo'lishi mumkin
- gibrid yadro/qobiq nanogelida qattiq va yumshoq zarralarni birlashtirishga imkon beradi
- yuqori hidratsiya potentsiali
- bioavailability rag'batlantirish
- yuqori shishish? shishishni yo'qotish xususiyatlari
Ultrasonik sintezlangan nanogellar ko'plab ilovalar va sohalarda qo'llaniladi, masalan
- farmatsevtika va tibbiy ilovalar uchun: masalan, dori tashuvchisi, antibakterial gel, antibakterial yarani bog'lash
- genlarni etkazib berish uchun biokimyo va biotibbiyotda
- kimyoviy va ekologik ilovalarda adsorbent/biosorbent sifatida
- to'qimalar muhandisligida gidrogellar ko'plab mahalliy to'qimalarning fizik, kimyoviy, elektr va biologik xususiyatlarini taqlid qilishi mumkin
Case Study: Sonochemical Route orqali sink nanogel sintezi
ZnO gibrid nanozarrachalari oson ultratovush jarayoni orqali Carbopol jelida barqarorlashtirilishi mumkin: ultratovushli nano-gidrogel hosil qilish uchun Karbopol bilan keyinchalik ultratovushli o'zaro bog'langan rux nanozarrachalarini cho'ktirish uchun sonikatsiya qo'llaniladi.
Ismoil va boshqalar. (2021) sink oksidi nanozarralarini oson sonokimyoviy yo'l orqali cho'kdi. (ZnO nanozarrachalarining sonokimyoviy sintezi protokolini bu yerda toping).
Keyinchalik nanozarrachalar ZnO nanogelini sintez qilish uchun ishlatilgan. Shuning uchun ishlab chiqarilgan ZnO NPlar ikki marta deionizatsiyalangan suv bilan yuviladi. 0,5 g Carbopol 940 300 ml ikkilangan deionizatsiyalangan suvda eritildi, so'ngra yangi yuvilgan ZnO NP qo'shildi. Karbopol tabiiy kislotali bo'lgani uchun eritma pH qiymatini neytrallashni talab qiladi, aks holda u qalinlashmaydi. Shunday qilib, aralash Hielscher ultrasonicator UP400S yordamida 95 amplitudali va 1 soat davomida 95% tsikli bilan uzluksiz sonikatsiyadan o'tdi. Keyin neytrallashtiruvchi vosita sifatida (pH ni 7 ga ko'tarish) 50 ml trimetilamin (TEA) ZnO oq jel hosil bo'lgunga qadar doimiy sonikatsiya ostida tomchilab qo'shildi. Karbopolning qalinlashishi pH neytral pHga yaqin bo'lganda boshlandi.
Tadqiqot guruhi ultratovushning nanogel hosil bo'lishiga favqulodda ijobiy ta'sirini zarrachalar-zarrachalar o'zaro ta'sirini kuchaytiradi. Reaksiya aralashmasidagi tarkibiy qismlarning ultratovush bilan boshlangan molekulyar qo'zg'atilishi polimer-eritma o'zaro ta'sirida qo'zg'atilgan qalinlashuv jarayonini kuchaytiradi. Bundan tashqari, sonikatsiya Karbopolning erishiga yordam beradi. Bundan tashqari, ultratovush to'lqinli nurlanish polimer-ZnO NPlarning o'zaro ta'sirini kuchaytiradi va tayyorlangan Carbopol? ZnO gibrid nanopartikullari jelining viskoelastik xususiyatlarini yaxshilaydi.
Yuqoridagi sxematik oqim diagrammasi ZnO NPs va Carbopol/ZnO gibrid nanozarracha jeli sintezini ko'rsatadi. Tadqiqotda UP400St ultrasonikatori ZnO nanopartikullarini cho'ktirish va nanogel hosil qilish uchun ishlatilgan. (Ismoil va boshq., 2021 dan moslashtirilgan)
ZnO NPs ultratovush ta'sirida kimyoviy yog'ingarchilik usuli bilan sintezlanadi, bu erda (a) suvli eritmada va (b) ultratovushli barqaror Carbopol asosidagi gidrogelga tarqaladi.
Vaziyatni o'rganish: Poli(metakril kislota)/Montmorillonit (PMA/nMMT) nanogelni ultratovush yordamida tayyorlash
Xon va boshqalar. (2020) ultratovush yordamida redoks polimerizatsiyasi orqali poli(metakril kislota)/Montmorillonit (PMA/nMMT) nanokompozit gidrogelning muvaffaqiyatli sintezini namoyish etdi. Odatda, 1,0 g nMMT bir hil dispersiya hosil qilish uchun 50 ml distillangan suvda ultratovush bilan 2 soat davomida tarqatildi. Sonikatsiya loyning tarqalishini yaxshilaydi, natijada gidrogellarning mexanik xususiyatlari va adsorbsiya qobiliyati yaxshilanadi. Metakril kislota monomeri (30 ml) suspenziyaga tomchilab qo'shildi. Aralashmaga initiator ammoniy persulfat (APS) (0,1 M), so'ngra 1,0 ml TEMED tezlatgichi qo'shildi. Dispersiya magnit aralashtirgich yordamida 50°C da 4 soat davomida kuchli aralashtirildi. Olingan yopishqoq massa aseton bilan yuvilgan va pechda 70 ° C da 48 soat davomida quritilgan. Olingan mahsulot maydalangan va shisha idishda saqlanadi. nMMT ni 0,5, 1,0, 1,5 va 2,0 g miqdorida o'zgartirish orqali turli nanokompozit jellar sintez qilindi. 1,0 g nMMT yordamida tayyorlangan nanokompozit gidrogellar qolgan kompozitlarga qaraganda yaxshiroq adsorbsiya natijalarini ko'rsatdi va shuning uchun keyingi adsorbsiyani tekshirish uchun foydalanildi.
O'ng tarafdagi SEM-EDX mikrografiklari montmorillonit (MMT), nano-montmorillonit (nMMT), poli(metakril kislota)/nano-montmorillonit (PMA/nMMT) va amoksitsillin (AMX) dan tashkil topgan nanogellarning elementar va strukturaviy tahlilini ko'rsatadi. )- va diklofenak (DF) yuklangan PMA/nMMT. EDX bilan birga 1,00 KX kattalashtirishda qayd etilgan SEM mikrograflari.
- montmorillonit (MMT),
- nano-montmorillonit (nMMT),
- poli(metakril kislota)/nano-montmorillonit (PMA/nMMT),
- va amoksitsillin (AMX)- va diklofenak (DF) yuklangan PMA/nMMT.
Xom MMT kattaroq donalarning mavjudligini ko'rsatadigan qatlamli varaq tuzilishiga ega ekanligi kuzatiladi. O'zgartirishdan so'ng, MMT varaqlari mayda zarrachalarga aylanadi, bu Si2+ va Al3+ ning oktaedral joylaridan chiqarilishi bilan bog'liq bo'lishi mumkin. nMMT ning EDX spektri uglerodning yuqori foizini namoyish etadi, bu birinchi navbatda modifikatsiya qilish uchun ishlatiladigan sirt faol moddasi bilan bog'liq bo'lishi mumkin, chunki CTAB ning asosiy tarkibiy qismi (C19H42BrN) ugleroddir (84%). PMA/nMMT izchil va yaqin-uzluksiz tuzilmani ko'rsatadi. Bundan tashqari, hech qanday teshiklar ko'rinmaydi, bu nMMT ning PMA matritsasiga to'liq eksfoliatsiyasini tasvirlaydi. Amoksitsillin (AMX) va diklofenak (DF) farmatsevtik molekulalari bilan sorbsiyadan so'ng PMA/nMMT morfologiyasida o'zgarishlar kuzatiladi. Sirt qo'pol to'qimalarning ortishi bilan assimetrik bo'ladi.
Loyga asoslangan nano o'lchamdagi gidrogellarning qo'llanilishi va funksionalligi: Loyga asoslangan gidrogel nanokompozitlari loy va polimerlarning birlashma xususiyatlari tufayli suvli eritmadan noorganik va? yoki organik ifloslantiruvchi moddalarni olish uchun potentsial super adsorbentlar sifatida ko'rib chiqiladi. biologik parchalanish, biologik muvofiqlik, iqtisodiy hayotiylik, ko'plik, yuqori o'ziga xos sirt maydoni, uch o'lchovli tarmoq va shishish? shishishni yo'qotish xususiyatlari.
(Qarang: Xon va boshqalar, 2020)
(a) MMT, (b) nMMT, (c) PMA? nMMT va (d) AMX va (e) DF yuklangan nanokompozit gidrogellarning SEM-EDX mikrograflari. Nanogellar ultratovush yordamida tayyorlangan.
Gidrogel va nanogel ishlab chiqarish uchun yuqori samarali ultratovush apparatlari
Gidrogel va nanogel ishlab chiqarish uchun yuqori samarali ultratovush apparatlari
Hielscher Ultrasonics yuqori funksiyalarga ega gidrogellar va nanogellarni sintez qilish uchun yuqori samarali ultratovush uskunalarini ishlab chiqaradi. Kichik va o'rta o'lchamli R dan&D va doimiy rejimda tijorat gidrogel ishlab chiqarish uchun sanoat tizimlariga uchuvchi ultrasonikatorlar, Hielscher Ultrasonics sizning gidrogel? nanogel ishlab chiqarish uchun talablaringizni qondirish uchun to'g'ri ultratovushli protsessorga ega.
- yuqori samaradorlik
- eng zamonaviy texnologiya
- ishonchlilik & mustahkamlik
- partiya & mos ravishda
- har qanday hajm uchun
- aqlli dasturiy ta'minot
- aqlli xususiyatlar (masalan, ma'lumotlarni protokollash)
- oson va xavfsiz ishlash
- past texnik xizmat ko'rsatish
- CIP (joyida toza)
Quyidagi jadvalda ultrasonikatorlarimizning taxminiy qayta ishlash quvvati ko'rsatilgan:
| To'plam hajmi | Oqim darajasi | Tavsiya etilgan qurilmalar |
|---|---|---|
| 1 dan 500 ml gacha | 10 dan 200 ml? min | UP100H |
| 10 dan 2000 ml gacha | 20 dan 400 ml? min | UP200Ht, UP400St |
| 0.1 dan 20 L gacha | 0.2 dan 4L/min gacha | UIP2000hdT |
| 10 dan 100 l gacha | 2 dan 10 l? min | UIP4000hdT |
| 15 dan 150 litrgacha | 3 dan 15 l? min | UIP6000hdT |
| na | 10 dan 100 l? min | UIP16000 |
| na | kattaroq | ning klasteri UIP16000 |
Biz bilan bog'lanish!? Bizdan so'rang!
(O'qish va film: Rutgeerts va boshqalar, 2019)
Adabiyot? Adabiyotlar
- Ismail, S.H.; Hamdy, A.; Ismail, T.A.; Mahboub, H.H.; Mahmoud, W.H.; Daoush, W.M. (2021): Synthesis and Characterization of Antibacterial Carbopol/ZnO Hybrid Nanoparticles Gel. Crystals 2021, 11, 1092.
- Khan, Suhail; Fuzail Siddiqui, Mohammad; Khan, Tabrez Alam (2020): Synthesis of poly(methacrylic acid)/montmorillonite hydrogel nanocomposite for efficient adsorption of Amoxicillin and Diclofenac from aqueous environment: Kinetic, isotherm, reusability, and thermodynamic investigations. ACS Omega. 5, 2020. 2843–2855.
- Rutgeerts, Laurens A. J.; Soultan, Al Halifa; Subramani, Ramesh; Toprakhisar, Burak; Ramon, Herman; Paderes, Monissa C.; De Borggraeve, Wim M.; Patterson, Jennifer (2019): Robust scalable synthesis of a bis-urea derivative forming thixotropic and cytocompatible supramolecular hydrogels. Chemical Communications Issue 51, 2019.
Bilishga arziydigan faktlar
ZnO nanopartikullarining sonokimyoviy sintezi uchun protokol
ZnO NP'lar ultratovush nurlanishi ta'sirida kimyoviy yog'ingarchilik usuli yordamida sintez qilindi. Odatdagi protsedurada prekursor sifatida sink asetat dihidrat (Zn (CH3COO) 2 · 2H2O) va qaytaruvchi vosita sifatida suvli eritmadagi (NH4OH) 30-33% (NH3) ammiak eritmasi ishlatilgan. ZnO nanozarralari 0,1 M sink ionlari eritmasini ishlab chiqarish uchun 100 ml deionlangan suvda sink asetatning tegishli miqdorini eritib ishlab chiqarilgan. Keyinchalik, sink ionlari eritmasi Hielscher UP400S (400 Vt, 24 kHz, Berlin, Germaniya) yordamida 79% amplituda va 40 ◦C haroratda 5 daqiqa davomida 0,76 tsiklda ultratovush to'lqinli nurlanishga duchor bo'ldi. Keyin ammiak eritmasi ultratovush to'lqinlari ta'sirida sink ionlari eritmasiga tomchilab qo'shildi. Bir necha daqiqadan so'ng ZnO NPlar cho'kishni va o'sishni boshladi va ammiak eritmasi ZnO NPlarning to'liq cho'kishi sodir bo'lguncha doimiy ravishda qo'shildi.
Olingan ZnO NPlar deionizatsiyalangan suv yordamida bir necha marta yuvildi va cho'kish uchun qoldirildi. Orqa tomonda olingan cho'kma xona haroratida quritilgan.
(Ismoil va boshqalar, 2021)
Nanogellar nima?
Nanogellar yoki nanokompozit gidrogellar, odatda, 1-100 nanometr oralig'idagi nanozarrachalarni o'z ichiga olgan gidrogelning bir turidir. Ushbu nanozarralar organik, noorganik yoki ikkalasining kombinatsiyasi bo'lishi mumkin.
Nanogellar uch o'lchamli tarmoqni hosil qilish uchun polimer zanjirlarini kimyoviy bog'lashni o'z ichiga olgan o'zaro bog'lanish deb nomlanuvchi jarayon orqali hosil bo'ladi. Gidrojellar va nanogellarning hosil bo'lishi polimer strukturasini hidratlash, o'zaro bog'lanishni ta'minlash va nanozarralarni birlashtirish uchun yaxshilab aralashtirishni talab qilganligi sababli, ultratovush gidrogellar va nanogellarni ishlab chiqarish uchun juda samarali usuldir. Gidrogel va nanogel tarmoqlari katta miqdordagi suvni o'zlashtirishga qodir, nanogellarni yuqori darajada hidratlanadi va shuning uchun dori vositalarini etkazib berish, to'qima muhandisligi va biosensorlar kabi keng ko'lamli ilovalar uchun mos keladi.
Nanogel gidrogellari odatda gidrogel matritsasi bo'ylab tarqalgan silika yoki polimer zarralari kabi nanozarrachalardan iborat. Ushbu nanozarrachalarni turli usullar, jumladan emulsiya polimerizatsiyasi, teskari emulsiya polimerizatsiyasi va sol-gel sintezi orqali sintez qilish mumkin. Ushbu polimerizatsiya va sol-gel sintezlari ultratovushli ajitatsiyadan katta foyda keltiradi.
Boshqa tomondan, nanokompozit gidrogellar gidrojel va loy yoki grafen oksidi kabi nanofiller birikmasidan iborat. Nanoto'ldiruvchining qo'shilishi gidrogelning qattiqligi, kuchlanish kuchi va mustahkamligi kabi mexanik va fizik xususiyatlarini yaxshilashi mumkin. Bu erda sonikatsiyaning kuchli dispersiya qobiliyati nanozarrachalarning gidrogel matritsasiga bir xil va barqaror taqsimlanishini osonlashtiradi.
Umuman olganda, nanogel va nanokompozit gidrogellar noyob xossalari va funksiyalari tufayli biomeditsina, atrof-muhitni qayta tiklash va energiyani saqlash kabi sohalarda keng qo'llanilishi mumkin.
Nanogelning tibbiy muolajalar uchun qo'llanilishi
| Nanogel turi | Dori | kasallik | Faoliyat | Ma'lumotnomalar |
| PAMA-DMMA nanogellari | doksorubitsin | Saraton | PH qiymatining pasayishi bilan ajralib chiqish tezligini oshirish. Hujayra hayotiyligini o'rganishda pH 6,8 da yuqori sitotoksiklik | Du va boshqalar. (2010) |
| Gialuronat bilan bezatilgan xitozan asosidagi nanogellar | Tetra-fenil-porfirin-tetra-sulfonat (TPPS4), tetra-fenil-xlor-tetra-karboksilat (TPCC4) va xlor e6 (Ce6) kabi fotosensibilizatorlar | Revmatik kasalliklar | Makrofaglar tomonidan tez so'riladi (4 soat) va ularning sitoplazmasi va organellalarida to'planadi. | Shmitt va boshqalar. (2010) |
| Pluronik gidrogellardagi PCEC nanopartikullari | Lidokain | Lokal behushlik | Taxminan 360 daqiqa davom etadigan uzoq muddatli infiltratsion behushlik ishlab chiqarilgan | Yin va boshqalar. (2009) |
| HPMC va Carbopol jelida tarqalgan poli(laktid-ko-glikolik kislota) va xitozan nanozarralari | Spandid II | Allergik kontakt dermatit va boshqa teri yallig'lanish kasalliklari | Nanogelinspantid II ni teri orqali yuborish imkoniyatini oshiradi | Punit va boshqalar. (2012) |
| pH-sezgir polivinilpirolidon-poli (akril kislota) (PVP/PAAc) nanogellar | Pilokarpin | Uzoq vaqt davomida ta'sir joyida pilokarpinning etarli kontsentratsiyasini saqlang. | Abd El-Rehim va boshqalar. (2013) | |
| O'zaro bog'langan poli (etilen glikol) va polietilenimin | Oligonukleotidlar | Neyrodegenerativ kasalliklar | BBB bo'ylab samarali tashiladi. Nanogel yuzasi transferrin yoki insulin bilan o'zgartirilganda transport samaradorligi yanada ortadi | Vinogradov va boshqalar. (2004) |
| Xolesterolni o'z ichiga olgan pullulan nanogellar | Rekombinant murin interleykin-12 | O'simta immunoterapiyasi | Uzluksiz chiqariladigan nanogel | Farhana va boshqalar. (2013) |
| Poli(N-izopropilakrilamid) va xitozan | Gipertermiya saratonini davolash va maqsadli dori-darmonlarni etkazib berish | Termosensitiv magnit modallashtirilgan | Farhana va boshqalar. (2013) | |
| Polietilenimin va PEG Polyplexnanogelning o'zaro bog'langan tarvaqaylab ketgan tarmog'i | Fludarabin | Saraton | Faoliyatning oshishi va sitotoksiklikning pasayishi | Farhana va boshqalar. (2013) |
| Xolesterinli pullulanning biologik mos keluvchi nanogel | Sun'iy chaperon sifatida | Treatment of Alzheimer’s disease | Amiloid b-oqsilning agregatsiyasini inhibe qiladi | Ikeda va boshqalar. (2006) |
| Fotosuratlarni o'zaro bog'lash bilan DNK nanogel | Genetik material | Gen terapiyasi | Plazmid DNKni nazorat ostida etkazib berish | Li va boshqalar. (2009) |
| Karbopol/sink oksidi (ZnO) gibrid nanozarracha jeli | ZnO nanozarralari | Antibakterial faollik, bakterial inhibitör | Ismoil va boshqalar. (2021) |
Swarnali va boshqalar, 2017 dan moslashtirilgan jadval
Hielscher Ultrasonics kompaniyasi yuqori samarali ultratovushli homogenizatorlarni ishlab chiqaradi laboratoriya uchun sanoat hajmi.