Nano-kumushni asal va ultratovush bilan sintez qilish
Nano-kumush o'zining antibakterial xususiyatlari uchun tibbiyot va materialshunoslikdagi materiallarni mustahkamlash uchun ishlatiladi. Ultrasonikatsiya suvda sferik kumush nanozarrachalarini tez, samarali, xavfsiz va ekologik xavfsiz sintez qilish imkonini beradi. Ultrasonik nanopartikullar sintezi kichik ishlab chiqarishdan yirik ishlab chiqarishgacha osonlik bilan o'lchanishi mumkin.
Kolloid nano-kumushning ultratovush yordamida sintezi
Ultrasonik nurlanish bilan osonlashtirilgan kimyoviy reaktsiyalarga ishora qiluvchi sonokimyoviy sintez nanozarrachalarni ishlab chiqarish uchun keng qo'llaniladigan usuldir. Bularga kumush, oltin, magnetit, gidroksiapatit, xlorokin, perovskit, lateks va boshqa ko'plab nano-materiallar.
Ultrasonik nam-kimyoviy sintez
Kumush nanozarrachalarni ishlab chiqarish uchun ultratovush yordamida ko'plab sintez yo'llari ishlab chiqilgan. E'tiborga molik usullardan biri asalni kamaytiruvchi va qoplovchi vosita sifatida ishlatadi. Asal tarkibidagi glyukoza va fruktoza kabi komponentlar sintez jarayonida bu rollarda sinergik tarzda harakat qiladi.
Ko'pgina nanozarrachalar sintezi texnikasiga o'xshab, ultratovushli nano-kumush sintezi nam kimyo toifasiga kiradi. Jarayon eritma ichidagi kumush nanozarrachalarning yadrolanishi bilan boshlanadi. Sonikatsiya paytida kumush kashshof (masalan, kumush nitrat (AgNO3) yoki kumush perxlorat (AgClO4)) kolloid kumush hosil qilish uchun asal kabi qaytaruvchi vosita ishtirokida qaytariladi.
Ultrasonik kumush yadrolanishi va o'sishi mexanizmi
Yadrolanishning dastlabki bosqichi: Erigan kumush ionlarining kontsentratsiyasi ortib borishi bilan metall kumush ionlari kichik klasterlar hosil qilish uchun bog'lana boshlaydi. Ushbu bosqichda bu klasterlar salbiy energiya balansi tufayli energetik jihatdan beqaror. Yangi sirtlarni yaratish uchun zarur bo'lgan energiya erigan kumush kontsentratsiyasini kamaytirish orqali olingan energiyadan oshadi.
- Kritik radius: Klaster ma'lum bir o'lchamga (kritik radius) yetganda, jarayon energetik jihatdan qulay bo'lib, klasterni barqarorlashtiradi. Bu barqarorlik klasterning keyingi o'sishi uchun yadro rolini o'ynashga imkon beradi.
- O'sish bosqichi: O'sish jarayonida qo'shimcha kumush atomlari eritma orqali tarqaladi va o'sib borayotgan nanozarrachalar yuzasiga yopishadi. O'sish erigan kumush kontsentratsiyasi yadrolanish chegarasidan pastga tushguncha davom etadi va yangi yadrolarning shakllanishini to'xtatadi.
- Diffuziya va tugallanish: Qolgan erigan kumush mavjud nanozarrachalarga qo'shilib, jarayonni yakunlaydi.
Sonikatsiya massa o'tkazuvchanligini, ayniqsa namlash va diffuziya jarayonlarini tezlashtiradi, bu esa tezroq yadro hosil bo'lishiga va boshqariladigan o'sishga olib keladi. Intensivlik va davomiylik kabi sonikatsiya parametrlarini aniq sozlash orqali nanopartikullarning hajmi, o'sish tezligi va shakli nozik tarzda sozlanishi mumkin. Ushbu aniq nazorat muayyan ilovalar uchun moslashtirilgan izchil nanozarracha tuzilmalarini ta'minlaydi.
Ultratovush yordamida sintez samarali, kengaytiriladigan va yashil kimyo yondashuvi sifatida ajralib turadi, bu yaxshi aniqlangan xususiyatlarga ega nano-kumush ishlab chiqarish uchun tadqiqot va sanoatda turli xil ilovalar uchun muhim afzalliklarni taqdim etadi.
Sonication tor o'lchamdagi taqsimotga ega kichik kumush nanozarrachalarning tez, yashil sintezini osonlashtiradi.
- oddiy bir qozonli reaktsiya
- xavfsiz
- tez jarayon
- arzon
- chiziqli miqyoslilik
- ekologik toza, yashil kimyo
UP400St – nano-zarrachalarning sonokimyoviy sintezi uchun 400 vattli kuchli ultratovush apparati
Ultrasonik nano-kumush sintezi misolida
deb nomlangan tadqiqot “Asal asosidagi va ultratovush yordamida kumush nanozarrachalar sintezi va ularning antibakterial faolligi” Oskuee va boshqalar tomonidan. (2016) tabiiy asalni kamaytiruvchi va barqarorlashtiruvchi vosita sifatida ishlatib, kumush nanozarrachalarini (Ag-NP) sintez qilishning oddiy va ekologik toza usulini o'rganadi. Ultrasonik nurlanish ostida kumush nitrat (AgNO₃) ni kamaytirishni o'z ichiga olgan jarayon kumush ionlari kontsentratsiyasi, asal kontsentratsiyasi va sonikatsiya vaqti kabi turli parametrlar bilan tavsiflanadi. Olingan Ag-NP larning o'rtacha o'lchami taxminan 11,8 nm bo'lib, Staphylococcus aureus, Pseudomonas aeruginosa va E. coli kabi patogen bakteriyalarga qarshi antibakterial xususiyatga ega.
Tadqiqot asalni nanozarrachalar sintezida ishlatishning afzalliklarini ta'kidlab, uning yashil, arzon va toksik bo'lmagan tabiatini ta'kidlaydi. Mualliflar Ag-NP ning hajmi va hosildorligini kumush kontsentratsiyasi, asal miqdori va sonikatsiya davomiyligi kabi reaktsiya parametrlarini sozlash orqali nazorat qilish mumkinligini ko'rsatadi. Sintezlangan Ag-NPlar, xususan, E. coli va S. aureusga qarshi samarali antibakterial faollikka ega ekanligi, minimal inhibitiv kontsentratsiyalari (MIC) taxminan 19,46 ppm bo'lganligi ko'rsatildi. Ushbu usul tibbiy sohalarda, shu jumladan jarohatni davolash va infektsiyani nazorat qilishda Ag-NP uchun potentsial qo'llanilishini taqdim etadi.
- Materiallar: kumush nitrat (AgNO3) kumush kashshof sifatida; asalni yopish / kamaytiruvchi vosita sifatida; suv
- Ultrasonik qurilma: Zond tipidagi sonikator UP400St
Ultrasonik sintez protokoli
Kolloid kumush nanozarrachalarini sintez qilish uchun eng yaxshi sharoitlar quyidagilar deb topildi: tabiiy asal vositachiligida ultratovush ostida kumush nitratni kamaytirish. Qisqacha aytganda, asal (20 og'irlik%) bo'lgan 20 ml kumush nitrat eritmasi (0,3 M) 30 daqiqa davomida atrof-muhit sharoitida yuqori intensiv ultratovush nurlanishiga ta'sir qildi. Ultrasonikatsiya to'g'ridan-to'g'ri reaktsiya eritmasiga botiriladigan UP400S (400 Vt, 24 kHz) prob tipidagi ultrasonikator bilan amalga oshirildi.
Oziq-ovqat asalini yopish / barqarorlashtiruvchi va kamaytiruvchi vosita sifatida ishlatiladi, bu suvli yadro eritmasi va cho'kma nanozarrachalarni toza va ko'p qatlamli ilovalar uchun xavfsiz qiladi.
Ultrasonikatsiya vaqti oshgani sayin kumush nanozarrachalar kichrayadi va ularning konsentratsiyasi kuchayadi.
Suvli asal eritmasida ultratovush kumush nano-zarrachalarning shakllanishiga ta'sir qiluvchi asosiy omil hisoblanadi. Amplituda, vaqt va doimiy va pulsatsiyalanuvchi ultratovush kabi sonikatsiya parametrlari kumush nano-zarrachalarning hajmi va miqdorini nazorat qilish imkonini beruvchi asosiy omillardir.
Optimal sharoitlarda sintez qilingan Ag-NP ning zarracha kattaligi taqsimoti; kumush kontsentratsiyasi (0,3 M), asal konsentratsiyasi (20 wt%) va ultratovush nurlanish vaqtlari (30 min)
rasm manbai: ©Oskuee va boshqalar. 2016 yil
Kumush nanozarrachalarning ultratovushli sintezi natijasi
Ultrasonik targ'ib qilingan, UP400St sonikatori bilan asal vositachiligidagi sintez natijasida o'rtacha zarracha hajmi taxminan 11,8 nm bo'lgan sferik kumush nano-zarrachalar (Ag-NPs) paydo bo'ldi. Kumush nano-zarrachalarning ultratovushli sintezi oddiy va tez bir qozonli usuldir. Materiallar sifatida suv va asaldan foydalanish reaksiyani tejamkor va juda ekologik toza qiladi.
Asalni qaytaruvchi va yopishtiruvchi vosita sifatida ishlatadigan ultratovushli sintezning taqdim etilgan texnikasi boshqa qimmatbaho metallarga, masalan, oltin, palladiy va misga ham kengaytirilishi mumkin, bu tibbiyotdan sanoatgacha turli xil qo'shimcha dasturlarni taklif qiladi.
Optimal sharoitlarda sintez qilingan Ag-NP ning zarracha kattaligi taqsimoti; kumush konsentratsiyasi (0,3 M), asal kontsentratsiyasi (20 og'irlik%) va ultratovush nurlanish vaqti (30 min)
Tadqiqot va rasm: ©Oskuee va boshqalar. 2016 yil
Sonikatsiya orqali yadrolanish va zarrachalar hajmiga ta'sir qilish
Ultratovush talablarga moslashtirilgan kumush nano-zarralar kabi nano-zarralarni ishlab chiqarish imkonini beradi. Sonikatsiyaning uchta umumiy varianti chiqishga muhim ta'sir ko'rsatadi:
Dastlabki sonikatsiya: Ultratovush to'lqinlarining o'ta to'yingan eritmaga qisqacha qo'llanilishi yadrolarning urug'lanishi va shakllanishini boshlashi mumkin. Sonikatsiya faqat dastlabki bosqichda qo'llanilganligi sababli, keyingi kristall o'sishi to'siqsiz davom etadi va natijada katta kristallar paydo bo'ladi.
Doimiy sonikatsiya: O'ta to'yingan eritmaning uzluksiz nurlanishi natijasida kichik kristallar paydo bo'ladi, chunki to'xtatilmagan ultratovush ko'plab yadrolarni hosil qiladi, natijada ko'plab kichik kristallar o'sishiga olib keladi.
Pulsli sonikatsiya: Impulsli ultratovush ultratovushni belgilangan vaqt oralig'ida qo'llashni anglatadi. Ultrasonik energiyaning aniq boshqariladigan kiritilishi moslashtirilgan kristal hajmini olish uchun kristall o'sishiga ta'sir qilish imkonini beradi.
Nanozarrachalar sintezi uchun yuqori samarali ultratovush apparatlari
Hielscher Ultrasonics, sono-sintez va sono-katalizni o'z ichiga olgan ilg'or sonokimyoviy ilovalar uchun mo'ljallangan yuqori quvvatli, ishonchli ultratovushli protsessorlarni taklif etadi. Ultrasonik aralashtirish va tarqatish massa o'tkazuvchanligini sezilarli darajada oshiradi, atom klasterlarining namlanishiga yordam beradi va ularning keyingi yadrolanishini osonlashtiradi, bu nanozarrachalarning samarali cho'kishiga olib keladi. Ultrasonik sintez yuqori sifatli nanomateriallarni ishlab chiqarish uchun oddiy, tejamkor, biologik mos, takrorlanadigan, tez va xavfsiz usul sifatida tan olingan. (Perovskitning sonokimyoviy sintezi haqida ko'proq o'qing va ZnO nanostrukturalari!)
Hielscher ultrasonikatorlari nanomateriallarning yadrolanishi va o'sishi uchun maqbul sharoitlarni ta'minlaydigan aniq nazorat qilish uchun ishlab chiqilgan. Ushbu raqamli qurilmalarda xavfsiz va qulay ishlash uchun aqlli dasturiy ta'minot, rangli sensorli displey va intuitiv menyu mavjud. Bundan tashqari, ular o'rnatilgan SD-kartada ma'lumotlarni avtomatik yozib olish bilan birga keladi, bu esa jarayonning uzluksiz hujjatlarini ta'minlaydi.
Keng qamrovli tizimlar bilan - laboratoriyada foydalanish uchun ixcham 50 vattli qo'lda ultrasonikatorlardan 16 000 vattli sanoat tizimlarigacha - Hielscher har bir dastur uchun ideal ultratovushli yechimni taqdim etadi. Chidamlilik uchun mo'ljallangan Hielscher ultratovush uskunasi 24/7 ishonchli ishlashini ta'minlaydigan og'ir sharoitlarda, hatto talabchan muhitda ham doimiy ishlash uchun qurilgan.
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 |
| na | 10 dan 100 l / min | UIP16000 |
| na | kattaroq | ning klasteri UIP16000 |
Biz bilan bog'lanish! / Bizdan so'rang!
Nanozarrachalar sintezining an'anaviy usullari va yashil sintez usullarini solishtirish.
Sanoat ultratovushli protsessor UIP16000 (16kVt) kumush nanozarrachalarini keng miqyosda sintez qilish uchun.
Adabiyot/Adabiyotlar
- Reza Kazemi Oskuee, Azhar Banikamali, Bibi Sedigheh Fazly Bazzaz, Hasan Ali Hosseini, 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.
- Eranga Roshan Balasooriya et al. (2017): Honey Mediated Green Synthesis of Nanoparticles: New Era of Safe Nanotechnology. Journal of Nanomaterials Volume 2017.
- D. Madhesh, S. Kalaiselvam (2014): Experimental Analysis of Hybrid Nanofluid as a Coolant. Procedia Engineering, Volume 97, 2014. 1667-1675.
Bilishga arziydigan faktlar
Kumush nano-zarralar nima?
Kumush nano-zarrachalar kumushning 1 dan 100 nm gacha bo'lgan o'lchamdagi zarralaridir. Kumush nanozarrachalar juda katta sirt maydoniga ega bo'lib, bu juda ko'p sonli ligandlarni muvofiqlashtirishga imkon beradi.
Kumush nanozarralar noyob optik, elektr va termal xususiyatlarni taqdim etadi, bu ularni materialshunoslik va mahsulot ishlanmalari uchun juda qimmatli qiladi, masalan, fotovoltaiklar, elektronika, o'tkazuvchan siyohlar, biologik / kimyoviy sensorlar.
Allaqachon keng tarqalgan bo'lib qolgan yana bir dastur bu kumush nanozarrachalardan mikroblarga qarshi qoplamalar uchun foydalanish bo'lib, ko'plab to'qimachilik mahsulotlari, klaviaturalar, yara qoplamalari va biomedikal qurilmalarda kumush nanozarrachalar mavjud bo'lib, ular bakteriyalardan himoya qilish uchun doimiy ravishda past darajadagi kumush ionlarini chiqaradi. .
To'qimachilikda nano-kumush qanday ishlatiladi?
Kumush nano-zarralar to'qimachilik ishlab chiqarishda qo'llaniladi, bu erda Ag-NPlar sozlanishi ranglar, antibakterial qobiliyatlar va o'z-o'zidan tiklanadigan superhidrofobik xususiyatlarga ega paxta matolarini ishlab chiqarish uchun ishlatiladi. Kumush nano-zarrachalarning antibakterial xususiyati bakteriyalardan kelib chiqadigan hidni (masalan, ter hidini) buzadigan matolar ishlab chiqarish imkonini beradi.
Tibbiyot va tibbiy ta'minot uchun antibakterial qoplama nima?
Kumush nano-zarralar bakteriyaga qarshi, qo'ziqorinlarga qarshi va antioksidant xususiyatlarga ega bo'lib, ularni farmatsevtik va tibbiy maqsadlarda, masalan, stomatologiyada, jarrohlikda, jarohatni davolashda va biomedikal asboblarda qiziqarli qiladi. Tadqiqotlar shuni ko'rsatdiki, kumush nano-zarrachalar (Ag-nPs) Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Citrobacter koseri, Salmonella typhii, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Klebsiellae, paraguillyus va paramoniae plyus kabi turli bakteriyalar shtammlarining o'sishi va ko'payishini inhibe qiladi. Candida albicans. Anti-bakterial / zamburug'larga qarshi ta'sirga kumush nano-zarrachalar hujayralarga tarqalib, Ag/Ag+ ionlarini mikrob hujayralaridagi biomolekulalarga bog'lab, ularning faoliyati buziladi.
MIC tahlili nima?
MIC (minimal inhibitor kontsentratsiyasi) tahlili mikroorganizmning in vitro ko'rinadigan o'sishini inhibe qilish uchun zarur bo'lgan mikroblarga qarshi vosita kabi moddaning eng past konsentratsiyasini aniqlaydi. Odatda suyuq o'sish muhitida ketma-ket suyultirish va inkubatsiyadan keyin bakteriya o'sishini o'lchash yordamida amalga oshiriladi. Sonikatsiya yuqori o'tkazuvchanlik MIC tahlillarini qanday osonlashtirishi haqida ko'proq o'qing!