Ultratovush yordamida poligidroksillangan C60 (fullerenol)
- Fullerenol yoki fullerol deb ataladigan, suvda eruvchan poligidroksillangan C60 fullereni erkin radikallarni kuchli tutib qoluvchi modda boʻlib, shu sababli qoʻshimchalar va farmatsevtik preparatlarda antioksidant sifatida ishlatiladi.
- Ultratovushli gidroksillash suvda eruvchan poligidroksillangan C60 olish uchun qoʻllaniladigan tez va oddiy bir bosqichli reaksiyadir.
- Ultratovush yordamida sintez qilingan suvda eruvchan C60 yuqori sifatga ega boʻlib, farmatsevtikada va yuqori samaradorlik talab qilinadigan qoʻllanishlarda ishlatiladi.
Poligidroksillangan C60 ning ultratovush yordamida bir bosqichli sintezi
Ultratovushli kavitatsiya suvda eruvchan va shu sababli farmatsevtika, tibbiyot hamda sanoatda turli maqsadlarda ishlatilishi mumkin boʻlgan yuqori sifatli poligidroksillangan C60 fullerenlarini olishning eng yaxshi usulidir. Afreen va boshqalar (2017) ifloslantiruvchi moddalardan xoli poligidroksillangan C60 ning (fullerenol yoki fullerol deb ham ataladi) tez va oddiy ultratovushli sintezini ishlab chiqqanlar. Ultratovush yordamidagi bir bosqichli reaksiyada H2O2 ishlatiladi va sintez qilingan fullerenolda aralashmalar paydo boʻlishiga sabab boʻladigan qoʻshimcha gidroksillovchi reagentlar, yaʼni NaOH, H2SO4 va fazalararo koʻchirish katalizatorlari (PTC) qoʻllanilmaydi. Shu tufayli fullerenolning ultratovushli sintezi fullerenol olish uchun tozaroq yondashuv hisoblanadi; ayni paytda bu yuqori sifatli, suvda eruvchan C60 olishning osonroq va tezroq yoʻlidir.
Suyultirilgan H2O2 (30%) ishtirokida fullerenolning ultratovush koʻmagidagi sintezida mumkin boʻlgan reaksiya yoʻllari.
manba: Afreen va boshqalar 2017
Suvda eruvchan C60 ning ultratovushli sintezi – bosqichma-bosqich
Suvda eruvchan poligidroksillangan C60 ni tez, oddiy va ekologik usulda tayyorlash uchun 200 mg sof C60 20mL 30% H2O2 ga qoʻshiladi va ultratovush bilan ishlov berishda quyidagi qurilma modellari qoʻllaniladi: UP200Ht yoki UP200St. Ultratovush bilan ishlov berish parametrlari xona haroratida 1 h davomida impulsli rejimda 30% amplituda va 200 W quvvatdan iborat edi. Idish ichidagi haroratni atrof-muhit haroratida ushlab turish uchun reaksiya idishi sovitiladigan sirkulyatsion suv hammomiga joylashtiriladi. Ultratovush bilan ishlov berishdan oldin C60 suvli H2O2 bilan aralashmaydi va rangsiz geterogen aralashma boʻlib, ultratovush bilan 30 min ishlov berilgach, och jigarrang tusga kiradi. Keyin ultratovush bilan ishlov berishning navbatdagi 30 min davomida u butunlay toʻq jigarrang dispersiyaga aylanadi.
Gidroksil donori: ultratovush orqali hosil qilingan intensiv (= akustik) kavitatsiya H2O va H2O2 molekulalaridan cOH, cOOH va cH kabi radikallarni hosil qiladi. Suvli muhitda H2O2 dan foydalanish fullerenol sintezi uchun faqat H2O dan foydalanishga qaraganda C60 karkasiga –OH guruhlarini kiritishning samaraliroq yondashuvidir. H2O2 ultratovushli gidroksillashni jadallashtirishda muhim rol oʻynaydi.
Suyultirilgan H2O2 (30%) yordamida C60 ni ultratovushli gidroksillash fullerenol tayyorlashning oson va tez bir bosqichli reaksiyasidir. Reaksiya uchun faqat qisqa vaqt talab qiladigan ultratovushli reaksiya kam energiya talab etuvchi ekologik va toza yondashuvni taklif qiladi: sintezda har qanday zaharli yoki korroziv reagentlardan foydalanishning oldi olinadi va quyidagi birikmani ajratish hamda tozalash uchun talab etiladigan erituvchilar soni kamaytiriladi: C60(OH)8∙2H2O.
UP400St (400W, 24kHz) kuchli ultratovushli disperserdir
Ultratovushli poligidroksillash yoʻli
Intensiv ultratovush toʻlqinlari suyuqlikka uzatilganda, navbatma-navbat takrorlanadigan past bosim / yuqori bosim sikllari suyuqlikda vakuum pufakchalarini hosil qiladi. Vakuum pufakchalari bir necha sikl davomida oʻsib, boshqa energiya yuta olmaydigan holatga keladi va keskin kollapsga uchraydi. Pufakchalar kollapsi paytida yuqori harorat va bosim farqlari, zarba toʻlqinlari, mikrooqimlar, turbulentlik, siljish kuchlari va boshqa ekstremal fizik taʼsirlar yuzaga keladi. Bu hodisa ultratovushli yoki akustik kavitatsiya deb ataladi. Ultratovushli kavitatsiyaning ushbu intensiv kuchlari molekulalarni cOH va cOOH55 radikallariga parchalaydi.
Afreen va boshqalar (2017) reaksiya bir vaqtning oʻzida ikki yoʻl boʻylab kechishi mumkin deb taxmin qiladilar. Reaktiv kislorod shakllari (ROS) boʻlgan cOH radikallari C60 karkasiga birikib, fullerenol hosil qiladi (I yoʻl) va/yoki –OH hamda cOOH radikallari nukleofil reaksiyada C60 ning elektronlar yetishmaydigan qoʻsh bogʻlariga hujum qiladi va bu fulleren epoksidining hosil boʻlishiga olib keladi: [C60On] ushbu birikma Bingel reaksiyasi mexanizmiga oʻxshash birinchi bosqichda (II yoʻl) oraliq mahsulot boʻlib xizmat qiladi. Bundan tashqari, cOH (yoki cOOH) ning SN2 reaksiyasi orqali C60O ga takroriy hujumi natijasida poligidroksillangan fulleren yoki fullerenol hosil boʻladi.
Takroriy epoksidlanish sodir boʻlishi mumkin va bunda ketma-ket epoksid guruhlari, masalan, C60O2 va C60O3 hosil boʻladi. Ushbu epoksid guruhlari sonoliz (= sonokimyoviy parchalanish) davomida boshqa oraliq mahsulotlarni, masalan, gidroksillangan fulleren epoksidini hosil qilish uchun ehtimoliy nomzodlar boʻlishi mumkin. Shuningdek, keyinchalik cOH ishtirokida C60(OH)xOy halqasining ochilishi fullerenol hosil boʻlishiga olib kelishi mumkin. C60 ishtirokida H2O2 yoki H2O sonolizi davomida ushbu oraliq mahsulotlarning hosil boʻlishi muqarrar va ularning yakuniy fullerenolda mavjudligi (juda oz miqdorda boʻlsa ham) eʼtiborsiz qoldirilishi mumkin emas. Biroq ular fullerenolda faqat juda oz miqdorda mavjud boʻlgani uchun sezilarli taʼsir koʻrsatishi kutilmaydi. [Afreen et al., 2017]
Fullerenni dispersiyalash uchun yuqori samarali ultratovush qurilmalari
Hielscher Ultrasonics sizning maxsus talablaringizga mos zond turidagi ultratovush qurilmalarini yetkazib beradi: laboratoriya miqyosida kichik hajmlarga ultratovush bilan ishlov berishni yoki sanoat miqyosida katta hajmli oqim hosil qilishni istashingizdan qatʼi nazar, Hielscher kompaniyasining yuqori samarali ultratovush qurilmalari assortimenti fullerenni dispersiyalashingiz uchun mukammal yechimni taklif qiladi. Ultratovush qurilmalarimizning yuqori chiqish quvvati, aniq sozlash imkoniyati va ishonchliligi jarayoningiz talablarining bajarilishini taʼminlaydi. Raqamli sensorli ekranlar va ultratovush parametrlariga oid maʼlumotlarning oʻrnatilgan SD kartaga avtomatik yozilishi ultratovush qurilmalarimizdan foydalanish va ularni boshqarishni juda qulay qiladi.
Hielscher ultratovush uskunalarining mustahkamligi katta yuklama ostida va murakkab sharoitlarda 24/7 ishlash imkonini beradi.
Quyidagi jadval ultratovush qurilmalarimizning taxminiy ishlov berish quvvati haqida maʼlumot beradi:
| Partiya hajmi | Hajmiy oqim tezligi | Tavsiya etiladigan qurilmalar |
|---|---|---|
| 1 dan 500mL gacha | 10 dan 200mL/min gacha | UP100H |
| 10 dan 2000mL gacha | 20 dan 400mL/min gacha | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 dan 20L gacha | 0,2 dan 4L/min gacha | UIP2000hdT |
| 10 dan 100L gacha | 2 dan 10L/min gacha | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 dan 100L/min gacha | UIP16000 |
| n.a. | kattaroq | quyidagi qurilmalar klasteri: UIP16000 |
Biz bilan bogʻlaning! / Bizdan soʻrang!
Laboratoriya miqyosidan tajriba-sanoat va sanoat miqyosigacha boʻlgan yuqori quvvatli ultratovush protsessorlari.
Adabiyotlar/Manbalar
- Sadia Afreen, Kasturi Muthoosamy, Sivakumar Manickam (2018): Sono-nano kimyo: gidroksil guruhlariga ega poligidroksillangan uglerod nanomateriallarini sintez qilishning yangi davri va ularning sanoat jihatlari. Ultrasonics Sonochemistry 2018.
- Sadia Afreen, Kasturi Muthoosamy, Sivakumar Manickam (2017): Gidratlanish yoki gidroksillash: boshlangʻich fullerendan [C60] vodorod peroksid ishtirokidagi akustik kavitatsiya orqali fullerenolning bevosita sintezi. RSC Adv., 2017, 7, 31 930–31 939.
- Grigory V. Andrievsky, Vadim I. Bruskov, Artem A. Tykhomyrov, Sergey V. Gudkov (2009): Gidratlangan C60 fulleren nanostrukturalarining in vitro va in vivo sharoitlarda antioksidant hamda radioprotektiv taʼsirlarining oʻziga xos xususiyatlari. Free Radical Biology & Medicine 47, 2009. 786–793.
- Mihajlo Gigov, Borivoj Adnađević, Borivoj Adnađević, Jelena D. Jovanovic (2016): Ultratovush maydonining fulleren poligidroksillanishining izotermik kinetikasiga taʼsiri. Science of Sintering 2016, 48(2):259-272.
- Hirotaka Yoshioka, Naoko Yui, Kanaka Yatabe, Hiroto Fujiya, Haruki Musha, Hisateru Niki, Rie Karasawa, Kazuo Yudoh (2016): Poligidroksillangan C60 fullerenlari osteoartritda nanomolyar konsentratsiyalarda xondrotsitlarning katabolik faolligini oldini oladi. Journal of Osteoarthritis 2016, 1:115.
[/toggle]
Bilishga arziydigan faktlar
C60 fullerenlari
C60 fullereni (buckyball yoki Buckminster fullereni deb ham ataladi) 12 ta beshburchak va 20 ta oltiburchak shaklida joylashgan 60 ta uglerod atomidan tuzilgan molekuladir. C60 molekulasining shakli futbol toʻpiga oʻxshaydi. C60 fullerenlari E vitaminiga qaraganda 100–1000 yuqori taʼsir kuchini namoyon etuvchi zaharsiz antioksidantdir. C60 ning oʻzi suvda erimasa-da, fullerenol kabi suvda juda yaxshi eruvchan koʻplab fulleren hosilalari sintez qilingan.
C60 fullerenlari antioksidant va biofarmatsevtik preparat sifatida ishlatiladi. Boshqa qoʻllanishlar materialshunoslik, organik fotovoltaika (OPV), katalizatorlar, suvni tozalash va biologik xavflardan himoya qilish, koʻchma energiya manbalari, transport vositalari va tibbiy qurilmalarni oʻz ichiga oladi.
Sof C60 ning eruvchanligi:
- suvda: erimaydi
- dimetilsulfoksidda (DMSO): erimaydi
- toluolda: eriydi
- benzolda: eriydi
C60 fullerenlarining sirt tuzilishi
manba: Yoshioka va boshqalar 2016
Poligidroksillangan C60 / Fullerenollar
Fullerenol yoki fullerollar poligidroksillangan C60 molekulalaridir (gidratlangan C60 fullereni: C60HyFn). Gidrolillash reaksiyasi C60 molekulasiga gidroksil guruhlarini (-OH) kiritadi. 40 dan ortiq gidroksil guruhiga ega C60 molekulalarining suvdagi eruvchanligi yuqoriroq (>50 mg/mL). Ular suvda monodispers nanozarrachalar shaklida mavjud boʻlib, «jasur» jilolash taʼsiriga ega. Ular ustun antioksidant va yalligʻlanishga qarshi xususiyatlarni namoyon etadi. Poligidroksillangan fullerenlar (fullerenollar; C60(OH)n) ayrim spirtlarda eritilib, keyin elektrokimyoviy jarayonda choʻktirilishi mumkin, bunda anodda nanouglerod plyonkasi hosil boʻladi. Fullerenol plyonkalari biologik obyektlarga nisbatan inert boʻlgan biomoslashuvchan qoplama sifatida ishlatiladi va biologik boʻlmagan obyektlarning tana toʻqimalariga integratsiyasini osonlashtirishi mumkin.
Fullerenolning eruvchanligi:
- suvda: eriydi, >50 mg/mL ga yetishi mumkin
- dimetilsulfoksidda (DMSO): eriydi
- metanolda: oz eriydi
- toluolda: erimaydi
- benzolda: erimaydi
Rangi: 10 dan ortiq –OH guruhiga ega fullerenol toʻq jigarrang tusni namoyon etadi. –OH guruhlari soni ortishi bilan rang asta-sekin toʻq jigarrangdan sariqqa oʻtadi.
Turli erituvchilarda C60 bilan taqqoslaganda C60(OH)8.2H2O eruvchanligining eruvchanligi. manba: Afreen va boshqalar 2017
Fullerenollarning qoʻllanishi va ulardan foydalanish:
- Farmatsevtika: diagnostik reagentlar, «super dorilar», kosmetika, «ishlab chiquvchi bilan» yadro magnit rezonansi (NMR). DNK ga moyillik, OIV ga qarshi dorilar, saratonga qarshi dorilar, kimyoterapiya preparatlari, kosmetik qoʻshimchalar va ilmiy tadqiqotlar. Boshlangʻich shaklga qaraganda, poligidroksillangan fullerenlar suvdagi eruvchanligi oshgani tufayli koʻproq potensial qoʻllanish imkoniyatlariga ega. Fullerollar ayrim dorilarning kardiotoksikligini kamaytirishi hamda OIV proteazasini, gepatit C virusini va hujayralarning gʻayritabiiy oʻsishini susaytirishi mumkinligi aniqlangan. Bundan tashqari, ular fiziologik sharoitlarda reaktiv kislorod shakllari va radikallarga qarshi erkin radikallarni tutib qolishning aʼlo qobiliyatini namoyon etgan.
- Energetika: quyosh batareyasi, yonilgʻi elementi, ikkilamchi batareya.
- Sanoat: yeyilishga chidamli material, alangalanishni sekinlashtiruvchi materiallar, moylash materiallari, polimer qoʻshimchalari, yuqori samarali membrana, katalizator, sunʼiy olmos, qattiq qotishma, «elektr qovushqoq suyuqlik», siyoh filtrlari, yuqori samarali qoplamalar, yongʻinni sekinlashtiruvchi qoplamalar, biofaol materiallar ishlab chiqarish, xotira materiallari, «oʻrnatilgan molekulyar va boshqa xususiyatlar», kompozit materiallar va boshqalar.
- Axborot sanoati: yarimoʻtkazgichli yozuv muhiti, magnit materiallar, bosma boʻyoq, toner, siyoh, maxsus maqsadlar uchun qogʻoz.
- Elektron qismlar: oʻta oʻtkazuvchan yarimoʻtkazgich, diodlar, tranzistorlar, induktor.
- Optik materiallar, elektron kamera, fluoressent displey naychasi, nochiziqli optik materiallar.
- Atrof-muhit: gaz adsorbsiyasi, gazni saqlash.