PL224432B1

PL224432B1 - Method for producing zinc oxide nanoparticles and their use

Info

Publication number: PL224432B1
Application number: PL402624A
Authority: PL
Inventors: Janusz Lewiński; Arkadiusz Kornowicz; Piotr Krupiński
Original assignee: Inst Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk; Politechnika Warszawska
Priority date: 2013-01-31
Filing date: 2013-01-31
Publication date: 2016-12-30
Also published as: PL402624A1

Abstract

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania nanocząstek tlenku cynku stabilizowanych ligandami amidowymi określonymi wzorem ogólnym Z-CONHn, w którym n oznacza 1, gdy ligand związany jest wiązaniem kowalencyjnym lub 2, gdy związany jest on wiązaniem wodorowym bądź koordynacyjnym. Zgodnie ze sposobem prekursory nanocząstek ZnO o wzorze (Z-CONH)6Zn4O poddaje się działaniu liganda supramolekularnego, którym jest modyfikowana lub niemodyfikowana alfa-, beta- lub gamma-cyklodekstryna oraz działaniu powietrza lub działaniu pary wodnej lub działaniu wody lub działaniu tlenu i wody jednocześnie. Wynalazek dotyczy także nanocząstek tlenku cynku stabilizowanych ligandami amidowymi oraz zastosowania nanocząstek tlenku cynku.The subject of the invention is a method for producing zinc oxide nanoparticles stabilized with amide ligands defined by the general formula Z-CONHn, where n means 1 when the ligand is bound by a covalent bond or 2 when it is bound by a hydrogen or coordination bond. According to the method, precursors of ZnO nanoparticles with the formula (Z-CONH)6Zn4O are exposed to the action of a supramolecular ligand, which is modified or unmodified alpha-, beta- or gamma-cyclodextrin, and to the action of air or the action of water vapor or the action of water or the action of oxygen and water simultaneously . The invention also relates to zinc oxide nanoparticles stabilized with amide ligands and the use of zinc oxide nanoparticles.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania nanocząstek tlenku cynku, nanocząstki tlenku cynku oraz zastosowanie nanocząstek tlenku cynku.The subject of the invention is a method for the production of zinc oxide nanoparticles, zinc oxide nanoparticles and the use of zinc oxide nanoparticles.

Nanocząstki są klasą materiałów, których właściwości są definiowane przez cechy cząstek w skali mniejszej niż 100 nm. Układy o takich rozmiarach wykazują zupełnie odmienne właściwości od ich odpowiedników w skali mikro. Zmiana ich kształtu oraz wielkości wpływa na: właściwości luminescencyjne, reaktywność chemiczną, właściwości magnetyczne oraz właściwości półprzewodnikowe. Nanocząsteczki tlenku cynku są jednymi z najintensywniej badanych materiałów ze względu na swoje bardzo szerokie zastosowania. Wynika to z ich właściwości fizykochemicznych, takich jak: przezr oczystość, wysoka wytrzymałość mechaniczna, przewodnictwo elektryczne oraz właściwości piezoelektryczne. Właściwości fizyczne oraz chemiczne nanocząstek zależą od wielu czynników, takich jak: wielkość, kształt cząsteczek, łatwość dyspersji, morfologia i skład powierzchni oraz struktura kryst aliczna. Czynniki te są wypadkową użytej metody otrzymywania nanocząsteczek, co w konsekwencji ma wpływ na zastosowanie otrzymanych nanomateriałów.Nanoparticles are a class of materials whose properties are defined by the characteristics of the particles on a scale smaller than 100 nm. Systems of this size exhibit completely different properties from their micro-scale counterparts. Changing their shape and size affects: luminescent properties, chemical reactivity, magnetic properties and semiconductor properties. Zinc oxide nanoparticles are one of the most intensively researched materials due to their very wide applications. This is due to their physicochemical properties, such as: clear purity, high mechanical strength, electrical conductivity and piezoelectric properties. The physical and chemical properties of nanoparticles depend on many factors, such as: particle size, shape, dispersion ease, surface morphology and composition, and crystal structure. These factors are the result of the method used to obtain nanoparticles, which in turn has an impact on the application of the obtained nanomaterials.

Oddzielną niezwykle interesującą grupą materiałów o rozmiarach nanomerycznych są kropki kwantowe (ang. quantum dots). Są to cząstki o rozmiarach sięgających kilku nanometrów. Właściwości fluorescencyjne kropek kwantowych mogą być wykorzystane w ich zastosowaniu jako elementów budulcowych sensorów chemicznych i biochemicznych oraz w obrazowaniu biomedycznym na różnych poziomach - od pojedynczych komórek po najbardziej złożone organizmy. Obecnie w tym celu wykorzystuje się kropki kwantowe oparte na związkach metali ciężkich, w szczególności kadmu. Ze względu na dużą toksyczność związków kadmu związki tlenku cynku mogą znaleźć szero kie zastosowanie w badaniach biologicznych, wypierając stosowane dotychczas kropki kwantowe oparte na zwią zkach metali ciężkich.A separate and very interesting group of materials with nanomeric sizes are quantum dots. These are particles with sizes reaching several nanometers. The fluorescent properties of quantum dots can be used in their application as building blocks of chemical and biochemical sensors and in biomedical imaging at various levels - from single cells to the most complex organisms. Currently, quantum dots based on compounds of heavy metals, in particular cadmium, are used for this purpose. Due to the high toxicity of cadmium compounds, zinc oxide compounds can be widely used in biological research, replacing the so far used quantum dots based on heavy metal compounds.

Powszechnie znanych i stosowanych jest kilka metod syntezy nanocząstek, w tym metody fizyczne i metody chemiczne. Metody fizyczne wymagają prowadzenia syntezy w wysokiej temperaturze, w zakresie 500-1500°C. Metody chemiczne pozwalają na prowadzenie syntezy w niższej temperaturze, zazwyczaj w zakresie 100-200°C. Wśród metod chemicznych znane są: metoda strąceniowa, [P. V. Radovanovic, N. S. Norberg, K. E. McNally, D. R. Gamelin, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 15192], zol-żel, [G. K. Paul, S. Bandyopadhyay, S. K. Sen, Mat. Chem. Phys. 2003, 79, 71] i metoda mikroemulsyjna [L. Guo, Y. L. Ji, H. Xu, P. Simon, Z. Wu, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 14864]. W metodach tych wykorzystuje się zazwyczaj sole np.: octan cynku, bromek cynku, nadchloran cynku, a jako czynnik strącający stosuje się najczęściej wodorotlenki I grupy. Strącenie przeprowadza się w podwyższonej temperaturze, około 60°C, w roztworach wodnych lub alkoholowych (alkohol izopropylowy). Znana jest również metoda otrzymywania nanocząstek ZnO przez termiczny rozkład związku metaloorganicznego etylo(propoksy)cynku EtZnOiPr, w obojętnej atmosferze, w obecności surfaktanta (fosfiny lub tlenki fosfin), który zapobiega aglomeracji powstałych nanometrycznych cząstek ZnO. Według opisu zawartego w artykule Chem. Commun, z roku 2003, strony 2068-2069 przez Chang G. Kim, Kiwhan Sung, Taek-Mo Chung, Duk Y. Jung, Yunsoo Kim metoda ta pozwala otrzymywać cząstki o rozmiarach rzędu kilku nanometrów o właściwościach fotoluminescencyjnych. Otrzymane nanocząstki charakteryzują się istnieniem rdzenia zbudowanego z tlenku cynku otoczonego przez cząsteczki surfaktanta. Inną metodą otrzymywania nanocząsteczek ZnO jest metoda opisana przez P. O'Brien w artykule J. Phys. Chem. B 2006 r, tom 110 strony 4099-4104 polegająca na termicznym rozkładzie dichelatowych związków cynku prowadząca do otrzymania cząstek ZnO o rozmiarach od 3,9 do 14 nm, otoczonych oktyloaminą. Powyższe przykładowe metody syntezy nanocząstek tlenku cynku wymagają prowadzenia reakcji w podwyższonej temperaturze. Zastosowanie związków cynkoorganicznych jako prekursorów w reakcji syntezy nanocząstek ZnO pozwala na prowadzenie reakcji w łagodnych warunkach. Synteza przedstawiona w opisie patentowym US 2006/0245998 polega na kontakcie związku metaloorganicznego z czynnikiem utleniającym, w bezwodnym rozpuszczalniku organicznym. Związkiem metaloorganicznym może być kompleks koordynacyjny cynku. Rozpuszczalnik może ewentualnie zawierać dodatkowy związek, nazwany w opisie ligandem i pełniący rolę środka dyspergującego. Ligandy używane opcjonalnie w sposobie według wynalazku US 2006/0245998 mają zapobiegać procesowi aglomeracji nanocząstek w roztworze. Wzrost nanocząstek jest bowiem zwykle procesem spontanicznym i trudnym do kontrolowania. Cząstki ZnO zbiegiem czasu ulegają procesowi starzenia, np. w wyniku powstawania większych aglomeratów, co znacząco wpływa na ich właściwości fizykochemiczne. Według autorów wynalazku kształt oraz rozmiar nanocząstek są kontrolowane przezSeveral methods of synthesizing nanoparticles, including physical and chemical methods, are widely known and used. Physical methods require synthesis at high temperature, in the range of 500-1500 ° C. Chemical methods allow the synthesis to be carried out at lower temperatures, usually in the range of 100-200 ° C. Among the chemical methods known are: the precipitation method, [P. V. Radovanovic, N. S. Norberg, K. E. McNally, D. R. Gamelin, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 15192], sol-gel, [G. K. Paul, S. Bandyopadhyay, S. K. Sen, Mat. Chem. Phys. 2003, 79, 71] and the microemulsion method [L. Guo, Y. L. Ji, H. Xu, P. Simon, Z. Wu, J. Am. Chem. Soc. 2002, 124, 14864]. These methods usually use salts, e.g. zinc acetate, zinc bromide, zinc perchlorate, and group I hydroxides are most often used as a precipitating agent. The precipitation is carried out at elevated temperature, about 60 ° C, in aqueous or alcoholic (isopropyl alcohol) solutions. There is also a known method of obtaining ZnO nanoparticles by thermal decomposition of the organometallic compound ethyl (propoxy) zinc EtZnOiPr, in an inert atmosphere, in the presence of a surfactant (phosphines or phosphine oxides), which prevents agglomeration of the resulting nanometric ZnO particles. As described in the article by Chem. Commun, 2003, pages 2068-2069 by Chang G. Kim, Kiwhan Sung, Taek-Mo Chung, Duk Y. Jung, Yunsoo Kim, this method allows to obtain particles with a size of a few nanometers with photoluminescent properties. The obtained nanoparticles are characterized by the existence of a zinc oxide core surrounded by surfactant particles. Another method of obtaining ZnO nanoparticles is the method described by P. O'Brien in the article J. Phys. Chem. B 2006, vol. 110 pages 4099-4104 consisting in the thermal decomposition of dichelate zinc compounds to obtain ZnO particles with sizes from 3.9 to 14 nm, surrounded by octylamine. The above exemplary methods for the synthesis of zinc oxide nanoparticles require the reaction at elevated temperature. The use of organozinc compounds as precursors in the synthesis of ZnO nanoparticles allows the reaction to be carried out under mild conditions. The synthesis described in US 2006/0245998 consists in contacting an organometallic compound with an oxidizing agent in an anhydrous organic solvent. The organometallic compound may be a zinc coordination complex. The solvent may optionally contain an additional compound, referred to herein as a ligand, to act as a dispersant. The ligands optionally used in the method according to the invention US 2006/0245998 are intended to prevent the process of agglomeration of nanoparticles in solution. The growth of nanoparticles is usually a spontaneous and difficult to control process. ZnO particles over time undergo the aging process, e.g. as a result of the formation of larger agglomerates, which significantly affects their physicochemical properties. According to the authors of the invention, the shape and size of the nanoparticles are controlled by

PL 224 432 B1 warunki prowadzenia syntezy, którymi są: natura związku metaloorganicznego, ewentualne użycie liganda, rodzaj rozpuszczalnika, czas inkubacji oraz prowadzenia reakcji z tlenem i wodą. Wzrost nanocząstek jest procesem trwającym od kilku do kilkunastu godzin po przereagowaniu całości związku metaloorganicznego z tlenem i wodą. Otrzymane w ten sposób nanocząstki tlenku cynku są wolne od grup hydroksylowych oraz mają strukturę wurcytową. Reakcje przeprowadzane w rozpuszczalniku generują jednak powstawanie produktów ubocznych, często trudnych do usunięcia poprzez odmywanie.The synthesis conditions are: the nature of the organometallic compound, the possible use of a ligand, the type of solvent, the incubation time and the time of reaction with oxygen and water. The growth of nanoparticles is a process lasting from several to several hours after the entire organometallic compound has reacted with oxygen and water. The thus obtained zinc oxide nanoparticles are free of hydroxyl groups and have a vurcite structure. However, reactions carried out in a solvent generate the formation of by-products which are often difficult to remove by washing.

W polskim zgłoszeniu patentowym nr P-386289 opisywany jest sposób otrzymywania nanocząstek ZnO z prekursorów zawierających ugrupowanie alkilonadtlenkowe (-OOR) bądź alkoksylowe (-OR). Warunkiem koniecznym do otrzymywania nanocząstek ZnO z tej klasy materiałów było dostarczenie do układu energii poprzez ucieranie, bądź ogrzewanie prekursora. Natomiast źródłem tlenu dla formującego się ZnO był rozpad grup -OOR i -OR. Otrzymywanie pochodnych alkilonadtlenkowych charakteryzuje się dużą pracochłonnością, a związki te są zwykle nietrwałe w temperaturze pokojowej. Niedogodności te udało się częściowo wyeliminować poprzez zastosowanie jako prekursorów alkilocynkowych pochodnych wielofunkcyjnych ligandów stabilizujących, co opisane jest w polskim zgłoszeniu patentowym nr R393834. Jednak w dalszym ciągu używane są prekursory metaloorganiczne, których przechowywanie wymaga zapewnienia specjalnych beztlenowych warunków, a stosowanie wymaga znacznie podwyższonej ostrożności.The Polish patent application No. P-386289 describes a method of obtaining ZnO nanoparticles from precursors containing an alkyl peroxide (-OOR) or alkoxy (-OR) group. The necessary condition for the preparation of ZnO nanoparticles from this class of materials was the supply of energy to the system by grinding or heating the precursor. However, the source of oxygen for the forming ZnO was the disintegration of the -OOR and -OR groups. The preparation of alkylperoxide derivatives is labor-intensive, and these compounds are usually unstable at room temperature. These disadvantages have been partially eliminated by the use of polyfunctional stabilizing ligands as alkylzinc derivatives precursors, which is described in the Polish patent application No. R393834. However, organometallic precursors are still used, the storage of which requires special anaerobic conditions, and their use requires much increased care.

Nanocząstki w otoczce cyklodekstryny otrzymywane są w przeważającej części poprzez modyfikację wcześniej z syntetyzowanych nanocząstek zawierających na powierzchni odpowiedni ligand. Synteza przedstawiona w opisie patentowym US 2011/0129944 polega na wymianie liganda - tlenku trietylofosfiny na cyklodekstrynę z dołączoną grupą alkilosulfhydrylową lub na związaniu cyklodekstryny z ligandem poprzez utworzenie kompleksu gość-gopodarz. Bezpośrednia synteza nanocząstek półprzewodnikowych modyfikowanych cyklodekstryną została do tej pory opisana jedynie dla siarczku kadmu (K. Palaniappan, S.A. Hackney, J. Liu Chem. Commun. 2004, 23, 2704.) i selenku kadmu (Y. Liang, Y. Yu, Y. Cao, X. Hu, J. Wu, W. Wang, D.E. Finlow Spectrochim. Acta A Mol. Biomol. Spectrosc. 2010 75(5), 1617.). W obu przypadkach wykorzystuje się cyklodekstryny modyfikowane grupami sulfhydrylowymi, a do przebiegu obu procesów wymagana jest podwyższona temperatura i atmosfera gazu obojętnego.The nanoparticles in the cyclodextrin shell are mainly obtained by modifying previously synthesized nanoparticles containing an appropriate ligand on the surface. The synthesis described in US patent 2011/0129944 consists in replacing the ligand - triethylphosphine oxide with a cyclodextrin with an attached alkylsulfhydryl group or in binding the cyclodextrin to the ligand by forming a guest-host complex. Direct synthesis of cyclodextrin-modified semiconductor nanoparticles has so far been described only for cadmium sulphide (K. Palaniappan, SA Hackney, J. Liu Chem. Commun. 2004, 23, 2704.) and cadmium selenide (Y. Liang, Y. Yu, Y Cao, X. Hu, J. Wu, W. Wang, DE Finlow Spectrochim. Acta A Mol. Biomol. Spectrosc. 2010 75 (5), 1617.). In both cases, cyclodextrins modified with sulfhydryl groups are used, and both processes require elevated temperature and an inert gas atmosphere.

Celem wynalazku było otrzymanie nanocząstek tlenku cynku przeznaczonych, zwłaszcza do zastosowań medycznych, biomedycznych i biochemicznych, możliwych do wykorzystania m.in. w diagnostyce organizmów żywych. W tym celu otrzymane nanocząstki muszą charakteryzować się takimi cechami jak rozpuszczalność w wodzie, utrzymywanie właściwości optycznych w zakresie fluorescencji w złożonym środowisku biologicznym oraz niska toksyczność względem żywych komórek.The aim of the invention was to obtain nanoparticles of zinc oxide intended, in particular, for medical, biomedical and biochemical applications. in the diagnosis of living organisms. For this purpose, the obtained nanoparticles must be characterized by such features as water solubility, maintaining optical properties in the field of fluorescence in a complex biological environment and low toxicity to living cells.

Istotą wynalazku jest sposób wytwarzania nanocząstek tlenku cynku stabilizowanych ligandami amidowymi określonymi wzorem ogólnym Z-CONH_n, w którym n oznacza 1, gdy ligand związany jest wiązaniem kowalencyjnym lub 2, gdy związany jest on wiązaniem wodorowym bądź koordynacyjnym, a zwłaszcza zawierających kowalencyjnie lub niekowalencyjnie związaną otoczkę liganda supramolekularnego. Wynalazek dotyczy także zastosowania otrzymywanych opisywanym sposobem nanocząstek.The essence of the invention is a method of producing zinc oxide nanoparticles stabilized with amide ligands defined by the general formula Z-CONH _n , where n is 1, when the ligand is bound by a covalent bond or 2, when it is bound by a hydrogen or coordination bond, especially those containing covalently or non-covalently bonded the shell of the supramolecular ligand. The invention also relates to the use of nanoparticles obtained by the described method.

Sposób wytwarzania nanoczątek tlenku cynku według wynalazku charakteryzuje się tym, że prekursory nanocząstek ZnO o wzorze (Z-CONH)6Zn4O poddaje się w rozpuszczalniku organicznym działaniu liganda supramolekularnego, którym jest modyfikowana lub niemodyfikowana alfa-, beta- lub gamma-cyklodekstryna oraz działaniu powietrza lub działaniu pary wodnej lub działaniu wody lub działaniu tlenu i wody jednocześnie.The method of producing zinc oxide nanoparticles according to the invention is characterized in that the ZnO nanoparticle precursors of formula (Z-CONH) 6Zn4O are subjected in an organic solvent to the action of a supramolecular ligand, which is modified or unmodified alpha-, beta- or gamma-cyclodextrin, and to the action of air or the action of steam or water, or the action of oxygen and water simultaneously.

Prekursorem nanoczątek jest taka oksocynkowa pochodna amidu (Z-CONH)₆Zn₄O, w której Z oznacza:The nanoparticle precursor is the amide oxychloride derivative (Z-CONH) ₆ Zn ₄ O, in which Z is:

- grupę adamantanową, norboranową, kamforową albo grupę alkilową scharakteryzowaną wzorem:- an adamantane, norborane, camphor group or an alkyl group characterized by the formula:

HH.

gdzie a, b, c, d, oznacza liczbę z przedziału od 0 do 10;where a, b, c, d is from 0 to 10;

PL 224 432 B1PL 224 432 B1

- łańcuch polieterowy scharakteryzowany wzorami:- polyether chain characterized by the following formulas:

gdzie m i n oznacza liczbę od 1 do 8, przy czym R jest grupą alkilową C1-C15 prostą lub rozgałęzioną;where m and n are from 1 to 8, wherein R is a straight or branched C1-C15 alkyl group;

- grupę arylową, ewentualnie podstawioną, scharakteryzowaną wzorami:- an aryl group, optionally substituted, characterized by the formulas:

gdzie m jest liczbą od 0 do 5, a A, B, D, E, Q, G, J jest podstawnikiem pierścienia arylowego i oznacza atom H, F, Cl, Br, I lub grupę R, OH, Ph, OR, OPh, SR, SPh, COOR, B(OR)2, B(OPh)2, P(OR)₂, O=P(OR)₂, OSiR₃, NH₂, NHR, NR₂, przy czym R jest grupą alkilową C1-C15 prostą lub rozgałęzioną;where m is a number from 0 to 5, and A, B, D, E, Q, G, J is a substituent on the aryl ring and is H, F, Cl, Br, I or the group R, OH, Ph, OR, OPh , SR, SPh, COOR, B (OR) 2, B (OPh) 2, P (OR) ₂ , O = P (OR) ₂ , OSiR ₃ , NH ₂ , NHR, NR ₂ , where R is an alkyl group C1-C15 straight or branched;

- cykliczny alkan scharakteryzowany wzorem:- cyclic alkane characterized by the formula:

gdzie n jest liczbą od 1 do 8;where n is a number from 1 to 8;

- heterocykliczny aromatyczny podstawnik scharakteryzowany wzorami:- heterocyclic aromatic substituent characterized by the formulas:

gdzie X jest O, S, NH, a A, B, D jest podstawnikiem pierścienia aromatycznego i jest równoznaczny z: H, R, F, Cl, Br, I, OH, Ph, OR, OPh, SR, SPh, COOR, B(OR)₂, B(OPh)₂, przy czym R jest grupą alkilową C1-C15 prostą lub rozgałęzioną;where X is O, S, NH, and A, B, D is an aromatic ring substituent and is equivalent to: H, R, F, Cl, Br, I, OH, Ph, OR, OPh, SR, SPh, COOR, B (OR) ₂ , B (OPh) ₂ , wherein R is a straight or branched C1-C15 alkyl group;

- grupę alkilowo- lub aryloestrową scharakteryzowaną wzorami:- an alkyl or aryl ester group characterized by the formulas:

gdzie m oznacza liczbę z przedziału od 1 do 10, przy czym R jest grupą alkilową C1-C15, prostą lub rozgałęzioną.where m is a number from 1 to 10, wherein R is a C1-C15 alkyl group, straight or branched.

W przypadku gdy Z oznacza łańcuch polieterowy korzystnie jest, gdy m i n oznacza liczbę z przedziału od 1 do 5.In the case where Z is a polyether chain, it is preferred that m and n are a number in the range of 1 to 5.

Najkorzystniej jest, gdy użyty prekursor jest pochodną amidu: octowego, propionowego, piwalowego, masłowego, izomasłowego, walerianowego, izowalerianowego, kapronowego, izokapronowePL 224 432 B1 go, enantowego, izoenantowego, kaprylowego, peralgonowego, kaprynowego, adamantano-1-karboksylowego, adamantano-2-karboksylowego, norborenowego, benzoesowego, metoksybenzoesowego, etoksybenzoesowego, halogenobenzoesowego, metylobenzoesowego, hydroksybenzoesowego, fenylooctowego, difenylooctowego, trifenylooctowego, perfluorobenzoesowego, 1- i 2-naftoesowego, 1- i 2-perfluoronaftoesowego, bifenylowego, weratrowego, galusowego, anyżowego, fenoksybenzoesowego, cynamonowego i migdałowego.Most preferably, the precursor used is a derivative of the following amides: acetic, propionic, pivalic, butyric, isobutyric, valerian, isovaleric, caproic, isocaproic, enanthic, isoenantic, caprylic, peralgonic, capric, adamanthane-adamanthyl amide. 2-carboxylic, norborene, benzoic, methoxybenzoic, ethoxybenzoic, halogenobenzoic, methylbenzoic, hydroxybenzoic, phenylacetic, diphenylacetic, triphenylacetic, perfluorobenzoic, 1- and 2-naphthoic, 1-and 2-phenylacetic, phenoxybenzoic, 1-and 2-perfluorbenzoic cinnamon and almond.

Korzystnie jako ligandy supramolekularne stosuje się cyklodekstryny scharakteryzowane wzoremPreferably, cyclodextrins characterized by the formula are used as supramolecular ligands

w którym n oznacza ilość jednostek glukozowych i n = 6, 7, 8, a grupy F₁, F₂, F₃ stanowią podstawniki cyklodekstryny (CD) i oznaczają:where n is the number of glucose units and n = 6, 7, 8, and the groups F ₁ , F ₂ , F ₃ are cyclodextrin (CD) substituents and are:

- grupę hydroksylową F₁, F₂, F₃ = OH (cyklodekstryny niemodyfikowane);- hydroxyl group F ₁ , F ₂ , F ₃ = OH (unmodified cyclodextrins);

- grupę eterową F₁, F₂, F₃ = OR, gdzie R jest takie samo lub różne i oznacza grupę alkilową C1-C15 prostą lub rozgałęzioną oraz takie CD, w których stopień podstawienia (Degree of Substitution, DS) grup hydroksylowych wyjściowej niemodyfikowanej cyklodekstryny grupami F₁, F₂, F₃ zawiera się w przedziale 0 < DS < n-3, gdzie n oznacza liczbę jednostek glukozowych cyklodekstryny.- an ether group F ₁ , F ₂ , F ₃ = OR, where R is the same or different and represents a straight or branched C1-C15 alkyl group and those CDs in which the degree of substitution (DS) of the hydroxyl groups of the unmodified starting material cyclodextrin groups F ₁ , F ₂ , F ₃ are in the range 0 < DS < n-3, where n is the number of glucose units of the cyclodextrin.

- łańcuch polieterowy, gdzie F₁ = T₁, F₂ = T₂, F₃ = T₃, a T₁, T₂, T₃ są scharakteryzowane wzorami:- polyether chain, where F ₁ = T ₁ , F ₂ = T ₂ , F ₃ = T ₃ , and T ₁ , T ₂ , T ₃ are characterized by the formulas:

gdzie m i n oznacza liczbę od 1 do 8, przy czym R jest grupą alkilową C1-C15 prostą lub rozgałęzioną oraz takie CD, w których stopień postawienia grup hydroksylowych wyjściowej niemodyfik owanej cyklodekstryny grupami F₁, F₂, F₃ zawiera się w przedziale 0 < DS < n-3, gdzie n oznacza liczbę jednostek glukozowych cyklodekstryny.where min is a number from 1 to 8, where R is a straight or branched C1-C15 alkyl group and such CDs in which the degree of substitution of the hydroxyl groups of the original unmodified cyclodextrin with F ₁ , F ₂ , F _{3 groups} is within the range of 0 < DS <n-3, where n is the number of cyclodextrin glucose units.

- grupę eterową, F1 = OT1, F2 = OT2, F3 = OT3, a T1, T2, T3 są scharakteryzowane wzorami:- ether group, F1 = OT1, F2 = OT2, F3 = OT3, and T1, T2, T3 are characterized by the formulas:

a R oznacza grupę alkilową C1-C15 prostą lub rozgałęzioną oraz takie CD, w których stopień postawienia grup hydroksylowych wyjściowej niemodyfikowanej cyklodekstryny grupami F1, F2, F3 zawiera się w przedziale 0 < DS < n-3, gdzie n oznacza liczbę jednostek glukozowych cyklodekstryny.and R represents a straight or branched C1-C15 alkyl group and such CDs in which the degree of substitution of the hydroxyl groups of the original unmodified cyclodextrin with F1, F2, F3 groups is within the range 0 <DS <n-3, where n is the number of cyclodextrin glucose units.

- grupę aryloeterową, ewentualnie podstawioną, gdzie F1 = T1, F2 = T2, F3 = T3, a T1, T2, T3 są scharakteryzowane wzorami:- an arylether group, optionally substituted, where F1 = T1, F2 = T2, F3 = T3, and T1, T2, T3 are characterized by the formulas:

PL 224 432 B1PL 224 432 B1

- gdzie m jest liczbą od 0 do 5, a A, B, D, E, Q, G, J jest podstawnikiem pierścienia arylowego i oznacza: atom H, F, Cl, Br, I lub grupę OH, R, Ph, OR, OPh, SR, SPh, COOR, B(OR)₂, B(OPh)₂, P(OR)₂, O=P(OR)₂, OSiR₃, NH₂, NHR, NR₂, przy czym R jest grupą alkilową C1-C15 prostą lub rozgałęzioną oraz takie CD, w których stopień podstawienia grup hydroksylowych wyjściowej niemodyfik owanej cyklodekstryny grupami F₁, F₂, F₃ zawiera się w przedziale 0 < DS < n-3, gdzie n oznacza liczbę jednostek glukozowych cyklodekstryny.- where m is a number from 0 to 5, and A, B, D, E, Q, G, J is a substituent of the aryl ring and represents: H, F, Cl, Br, I or OH, R, Ph, OR group , OPh, SR, SPh, COOR, B (OR) ₂ , B (OPh) ₂ , P (OR) ₂ , O = P (OR) ₂ , OSiR ₃ , NH ₂ , NHR, NR ₂ , where R is a straight or branched C1-C15 alkyl group and such CDs in which the degree of substitution of the hydroxyl groups of the original unmodified cyclodextrin with groups F ₁ , F ₂ , F ₃ is within the range 0 <DS <n-3, where n denotes the number of cyclodextrin glucose units .

Najkorzystniej, gdy ligand supramolekularny stanowi: cyklodekstryna niemodyfikowana lub modyfikowana grupami metylowymi, hydroksypropylowymi, benzylowymi, karboksymetylowymi, sulfhydrylowymi, aminowymi, azydkowymi lub acetylowymi, o różnym stopniu podstawienia, a w szczególności pochodne monopodstawione, losowo podstawione, perpodstawione oraz podstawione z 1° lub 2° strony makropierścienia.Most preferably, the supramolecular ligand is: cyclodextrin unmodified or modified with methyl, hydroxypropyl, benzyl, carboxymethyl, sulfhydryl, amine, azide or acetyl groups, with various degrees of substitution, and in particular monosubstituted derivatives, randomly substituted, persubstituted or 2 ° substituted with 1 ° or 2 ° side of the macro ring.

W sposobie według wynalazku transformacje prekursora do nanometrycznego tlenku cynku k orzystnie przeprowadza się w atmosferze powietrza albo czystego tlenu, korzystniej w atmosferze wilgotnego tlenu.In the method according to the invention, the transformations of the precursor to nanometric zinc oxide are preferably performed in an atmosphere of air or pure oxygen, more preferably in an atmosphere of moist oxygen.

Transformacje prekursora korzystnie przeprowadza się w obecności wody jako czynnika hydrolizującego. Korzystnie transformacje przeprowadza się z użyciem liganda supramolekularnego zawierającego w swojej strukturze cząsteczki wody krystalizacyjnej.The precursor transformations are preferably carried out in the presence of water as the hydrolyzing agent. Preferably, the transformations are carried out with the use of a supramolecular ligand containing crystallization water molecules in its structure.

Syntezę można prowadzić przy zastosowaniu czynnika dyspergującego, którym jest rozpuszczalnik organiczny, który nie rozpuszcza prekursora lub przy zastosowaniu rozpuszczalnika, w którym prekursor jest rozpuszczalny.The synthesis can be carried out using a dispersant which is an organic solvent which does not dissolve the precursor, or using a solvent in which the precursor is soluble.

Korzystnie jako czynnik dyspergujący lub rozpuszczalnik stosuje się toluen, benzen, ksylen, tetrahydrofuran, dioksan, eter dietylowy, dimetoksyetan, chlorek metylenu, chlorek etylu, dichloroetan, etanol, metanol, izo-propanol, n-propanol, butanol, izo-butanol, sec-butanol, tert-butanol, acetonitryl, benzonitryl, propionitryl, nitrometan, nitroetan, nitropropan, izonitropropan, DMSO, HMPA, DMF, DEF, etoksyetanol, metoksyetanol lub ich mieszaniny.Preferably, toluene, benzene, xylene, tetrahydrofuran, dioxane, diethyl ether, dimethoxyethane, methylene chloride, ethyl chloride, dichloroethane, ethanol, methanol, iso-propanol, n-propanol, butanol, iso-butanol, sec are used as dispersing agent or solvent. -butanol, tert-butanol, acetonitrile, benzonitrile, propionitrile, nitromethane, nitroethane, nitropropane, isonitropropane, DMSO, HMPA, DMF, DEF, ethoxyethanol, methoxyethanol or mixtures thereof.

Korzystnie proces otrzymywania ZnO prowadzi się w zakresie temperatur, -40-1000°C, korzystniej -20-600°C, najkorzystniej -0-450°C.Preferably, the ZnO preparation process is carried out in the temperature range, -40-1000 ° C, more preferably -20-600 ° C, most preferably -0-450 ° C.

Korzystnie proces otrzymywania ZnO prowadzi się przez czas od godziny do 168 godzin, k orzystniej od 4 godzin do 144 godzin, najkorzystniej od 24 godzin do 120 godzin.Preferably, the ZnO preparation is carried out for a period of from one hour to 168 hours, more preferably from 4 hours to 144 hours, most preferably from 24 hours to 120 hours.

W celu oczyszczania nanocząstek tlenku cynku korzystnie stosuje się odmywanie nadmiaru prekursora oraz liganda supramolekularnego i małocząsteczkowych zanieczyszczeń organicznych.In order to purify the zinc oxide nanoparticles, it is preferable to wash off excess precursor and supramolecular ligand and low-molecular organic impurities.

Jako rozpuszczalnik do odmywania korzystnie stosuje się toluen, benzen, ksylen, tetrahydrofuran, dioksan, eter dietylowy, dimetoksyetan, chlorek metylenu, chlorek etylu, dichloroetan, etanol, metanol, izo-propanol, n-propanol, butanol, izo-butanol, sec-butanol, tert-butanol, acetonitryl, benzonitryl, propionitryl, nitrometan, nitroetan, nitropropan, izonitropropan, DMSO, HMPA, DMF, DEF, nitryle alifatyczne, etoksyetanol, metoksyetanol lub ich mieszaniny.The washing solvent used is preferably toluene, benzene, xylene, tetrahydrofuran, dioxane, diethyl ether, dimethoxyethane, methylene chloride, ethyl chloride, dichloroethane, ethanol, methanol, iso-propanol, n-propanol, butanol, iso-butanol, sec- butanol, tert-butanol, acetonitrile, benzonitrile, propionitrile, nitromethane, nitroethane, nitropropane, isonitropropane, DMSO, HMPA, DMF, DEF, aliphatic nitriles, ethoxyethanol, methoxyethanol or mixtures thereof.

Korzystnie stosuje się odmywanie jednokrotne, korzystniej dwukrotne, najkorzystniej 3-5 krotne.Preferably, it is washed once, more preferably twice, most preferably 3-5 times.

Istotą wynalazku są także nanocząstki tlenku cynku stabilizowane ligandami amidowymi określonymi wzorem ogólnym Z-CONH_n, w którym n oznacza 1, gdy ligand związany jest wiązaniem kowalencyjnym lub 2, gdy związany jest on wiązaniem wodorowym bądź koordynacyjnym, a Z ma wyżej określone znaczenie, zwłaszcza nanocząstki otrzymane sposobem według wynalazku.The invention also relates to nanoparticles of zinc oxide stabilized with amide ligands defined by the general formula Z-CONH _n , where n is 1 when the ligand is bound by a covalent bond or 2 when it is bound by a hydrogen or coordinate bond, and Z has the meaning defined above, especially nanoparticles obtained by the process of the invention.

Wynalazek obejmuje także zastosowanie tak przygotowanych nanocząstek ZnO jako elementów budulcowych sensorów i biosensorów opartych na zjawisku fluorescencji oraz w obrazowaniu biomedycznym jako barwnik fluorescencyjny.The invention also includes the use of such prepared ZnO nanoparticles as building blocks for sensors and biosensors based on the phenomenon of fluorescence, and in biomedical imaging as a fluorescent dye.

Zastosowanie prekursorów oksocynkowych w syntezie nanocząstek ZnO przebiegającej w roztworze lub zawiesinie umożliwiło znaczne obniżenie temperatury procesu w porównaniu z procesami opisywanymi w literaturze, co wpływa znacząco na obniżenie kosztów syntezy otrzymywanego spos obem według wynalazku nanometrycznego tlenku cynku oraz jest istotne z punktu widzenia ekologii. Rodzaj zastosowanych prekursorów ma istotne znaczenie dla jakości otrzymanych nanocząstek tlenku cynku. Dzięki specyficznej budowie zastosowanych prekursorów synteza może się odbywać w temperaturze pokojowej w atmosferze powietrza, co znacznie ją upraszcza. Jednocześnie prostota dalszej obróbki materiału, a w szczególności możliwość wydajnego odmywania liganda organicznego pozwala na otrzymanie w prosty sposób biokompatybilnego materiału do zastosowań w analityce i obrazowaniu biomedycznym.The use of oxyinc precursors in the synthesis of ZnO nanoparticles in solution or suspension allowed for a significant reduction of the process temperature compared to the processes described in the literature, which significantly reduces the costs of synthesizing the nanometric zinc oxide obtained according to the invention and is important from the point of view of ecology. The type of used precursors is important for the quality of the obtained zinc oxide nanoparticles. Due to the specific structure of the precursors used, the synthesis can take place at room temperature in the air atmosphere, which significantly simplifies it. At the same time, the simplicity of further material processing, and in particular the possibility of efficient washing away of the organic ligand, allows to obtain a biocompatible material for applications in biomedical analysis and imaging in a simple way.

Zastosowanie prekursorów oksocynkowych pozwala z jednej strony wykluczyć wszystkie niedogodności związane z syntezą nanocząstek ZnO tradycyjną drogą nieorganiczną, takie jak: i) zani ePL 224 432 B1 czyszczenia fazy ZnO obcymi metalami ii) konieczność odmywania powstających zanieczyszczeń w postaci soli nieorganicznych iii) konieczność stosowania wysokich temperatur, z drugiej zaś unika się stosowania wymagających podwyższonej ostrożności łatwopalnych związków metaloorganicznych. Sposobem według wynalazku otrzymuje się ZnO o rozmiarach nanometrycznych i mogące posiadać otoczkę cyklodekstryny - otrzymywanego mikrobiologicznie cukru zapewniającego biozgodność i rozpuszczalność w wodzie otrzymywanego produktu. W zależności od rodzaju liganda supramolekularnego możliwe jest otrzymanie produktów różniących się polarnością, a przez to rozpuszczalnych w różnych rozpuszczalnikach. W przeciwieństwie do znanych metod metoda będąca przedmiotem niniejszego wynalazku umożliwia zastosowanie temperatury pokojowej i nie wymaga atmosfery gazu obojętnego, pozwala także wykorzystać tę samą procedurę w przypadku wielu typów modyfikowanych i niemodyfikowanych ligandów cyklodekstrynowych.The use of oxy-zinc precursors allows, on the one hand, to eliminate all the disadvantages associated with the synthesis of ZnO nanoparticles by the traditional inorganic method, such as: i) failure to clean the ZnO phase with foreign metals, ii) the need to wash off the contaminants in the form of inorganic salts, iii) the need to use high temperatures on the other hand, the use of flammable organometallic compounds requiring extreme caution is avoided. The method according to the invention produces ZnO with nanometric dimensions and which may have a cyclodextrin coating - a microbiologically obtained sugar ensuring biocompatibility and water solubility of the obtained product. Depending on the type of supramolecular ligand, it is possible to obtain products that differ in polarity, and therefore are soluble in various solvents. Contrary to the known methods, the method of the present invention allows the use of room temperature and does not require an inert gas atmosphere, and it also allows the same procedure to be used for many types of modified and unmodified cyclodextrin ligands.

Otrzymane w sposób według wynalazku nanocząstki w zależności od warunków prowadzenia procesu (rodzaj prekursora, rodzaj użytej cyklodekstryny rodzaj użytego źródła jonu O2-, temperatura, czas) charakteryzują się wielkościami w zakresie 2-40 nm. Cząstki w zależności od warunków prowadzenia reakcji mogą podlegać aglomeracji lub pozostawać w stanie niezmienionym. Sposobem według wynalazku można otrzymywać nanocząstki o rozmiarach nanometrycznych lub agregaty o wielkości od kilku do kilkudziesięciu nanometrów.The nanoparticles obtained according to the invention, depending on the process conditions (type of precursor, type of cyclodextrin used, type of O2- ion source used, temperature, time) are characterized by sizes in the range of 2-40 nm. Depending on the reaction conditions, the particles may agglomerate or remain unchanged. The method according to the invention can produce nanoparticles with nanometric sizes or aggregates with sizes from several to several dozen nanometers.

Sposób według wynalazku został bliżej przedstawiony w przykładach stosowania.The method according to the invention is presented in more detail in the application examples.

P r z y k ł a d 1.P r z k ł a d 1.

Otrzymywanie nanocząstek tlenku cynku z (EtCONH)₆Zn₄O i α-cyklodekstryny w atmosferze powietrza.Preparation of zinc oxide nanoparticles from (EtCONH) ₆ Zn ₄ O and α-cyclodextrin in the air atmosphere.

Monokryształy prekursora (EtCONH)₆Zn₄O w obecności α-cyklodekstryny w atmosferze powietrza, w szklanym reaktorze, w zawiesinie THF, w temperaturze 20°C, przez czas 72 godzin zostały przekształcone w nanocząstki ZnO. Widmo scharakteryzowanego ZnO na dyfraktometrze proszk owym odpowiada widmu wzorcowemu tlenku cynku o strukturze wurcytowej wzbogaconemu o refleksy wynikające z obecności amidu propionowego pochodzącego z użytego prekursora oraz α-cyklodekstryny użytej jako ligand supramolekularny (Fig. 1 - Widmo dyfraktometrii proszkowej nanocząstek ZnO otrzymanych w przykładzie 1). Wykonano analizę kształtu oraz rozkładu wielkości cząstek z wykorzystaniem transmisyjnego mikroskopu elektronowego TEM. Otrzymane nanocząstki ZnO są jednorodne, zdjęcia HRTEM otrzymanych nanometrycznych cząstek ZnO przedstawiono na Fig. 2 i Fig. 3. Na wykresie przedstawionym na Fig. 1 linie proste odpowiadają refleksom teoretycznym.Precursor single crystals (EtCONH) ₆ Zn ₄ O in the presence of α-cyclodextrin in air, in a glass reactor, in THF suspension at 20 ° C, were transformed into ZnO nanoparticles for 72 hours. The spectrum of characterized ZnO on a powder diffractometer corresponds to the standard spectrum of zinc oxide with a wurcite structure enriched with reflections resulting from the presence of propionic amide from the precursor used and α-cyclodextrin used as a supramolecular ligand (Fig. 1 - Spectrum of ZnO powder diffraction obtained in the example 1 of ZnO nanoparticles obtained in the example 1) . The analysis of the shape and size distribution of particles was performed with the use of a transmission electron microscope TEM. The obtained ZnO nanoparticles are homogeneous, the HRTEM pictures of the obtained nanometric ZnO particles are shown in Fig. 2 and Fig. 3. In the graph in Fig. 1, the straight lines correspond to the theoretical reflections.

P r z y k ł a d 2.P r z k ł a d 2.

Otrzymywanie nanocząstek tlenku cynku z (PhCONH)₆Zn₄O i β-cyklodekstryny w atmosferze powietrza oraz oczyszczanie produktu przez odmywanie.Preparation of zinc oxide nanoparticles from (PhCONH) ₆ Zn ₄ O and β-cyclodextrin in the air atmosphere and purification of the product by washing.

Monokryształy prekursora (PhCONH)₆Zn₄O w obecności β-cyklodekstryny w atmosferze powietrza, w szklanym reaktorze, w zawiesinie dioksanu, w temperaturze 20°C, przez czas 72 godzin zostały przekształcone w nanocząstki ZnO. Materiał nanokrystalicznego ZnO został przemyty 3-krotnie niewielką ilością tetrahydrofuranu. Widmo scharakteryzowanego ZnO na dyfraktometrze proszkowym odpowiada widmu wzorcowemu tlenku cynku o strukturze wurcytowej dodatkowych refleksów pochodzących od prekursora oksocynkowego, obecne są zaś sygnały pochodzące od β-cyklodekstryny. (Fig. 4 - Widmo dyfraktometrii proszkowej nanocząstek ZnO otrzymanych w przykładzie 2). Na wykresie przedstawionym na Fig. 4 linie proste odpowiadają refleksom teoretycznym.Precursor single crystals (PhCONH) ₆ Zn ₄ O in the presence of β-cyclodextrin under air atmosphere, in a glass reactor, in dioxane suspension at 20 ° C, were transformed into ZnO nanoparticles for 72 hours. The nanocrystalline ZnO material was washed 3 times with a small amount of tetrahydrofuran. The spectrum of characterized ZnO on a powder diffractometer corresponds to the pattern of zinc oxide with a vurcite structure of additional reflections from the oxyinc oxide precursor, while signals from β-cyclodextrin are present. (Fig. 4 - Powder diffraction spectrum of the ZnO nanoparticles obtained in Example 2). In the graph in Fig. 4, the straight lines correspond to the theoretical reflections.

P r z y k ł a d 3.P r z k ł a d 3.

Obrazowanie komórkowe wykonane za pomocą nanocząstek tlenku cynku otrzymanych z (PhCONH)₆Zn₄O i β-cyklodekstryny w atmosferze powietrza.Cellular imaging made with zinc oxide nanoparticles obtained from (PhCONH) ₆ Zn ₄ O and β-cyclodextrin in an air atmosphere.

Nanocząstki otrzymane w Przykładzie 2 zostały rozpuszczone w wodzie i umieszczone w pożywce medium MINIMUM ES-SENTIAL MEDIUM EAGLE, uzupełnionym o penicylinę, streptomycynę, L-Glutaminę oraz 10% surowicę z krwi bydlęcej. Pożywką zawierającą nanocząstki ZnO pasażowano komórki linii ludzkich fibroblastów napletka — CCD-1070Sk zsynchronizowanych w fazie podziału Go/Gi., a następnie, po 30 minutach, pożywką nie zawierającą nanocząstek. Preparat przeżyciowy obserwowano pod mikroskopem fluorescencyjnym. Z nałożenia obrazów świetlnego i fluorescencyjnego, wynika, że fluorescencja nanocząstek jest obserwowana w środowisku biologicznym, a także że mają one zdolność wnikania do wnętrza komórek, gromadząc się w perynuklearnej części cytozolu (Fig. 5 - Obrazowanie komórkowe wykonane za pomocą nanocząstek ZnO otrzymanych w Przykładzie 2. Obraz preparatu spod mikroskopu konfokalnego (górny wiersz) oraz pod mikroskopem świetlnym (dolny wiersz).The nanoparticles obtained in Example 2 were dissolved in water and placed in the MINIMUM ES-SENTIAL MEDIUM EAGLE medium supplemented with penicillin, streptomycin, L-Glutamine and 10% bovine blood serum. The medium containing ZnO nanoparticles was passaged with cells of the human foreskin fibroblast line CCD-1070Sk synchronized in the dividing phase Go / Gi., And then, after 30 minutes, with medium without nanoparticles. The survival preparation was observed under a fluorescence microscope. From the superposition of the light and fluorescent images, it appears that the fluorescence of the nanoparticles is observed in the biological environment, and that they have the ability to penetrate inside the cells, accumulating in the perinuclear part of the cytosol (Fig. 5 - Cellular imaging made with ZnO nanoparticles obtained in Example 2. Image of the specimen from a confocal microscope (top row) and light microscopy (bottom row).

PL 224 432 B1PL 224 432 B1

P r z y k ł a d 4P r z k ł a d 4

Otrzymywanie nanocząstek tlenku cynku z (2-naftylo-CONH)₆Zn₄O i γ-cyklodekstryny w atmosferze wilgotnego argonu.Preparation of zinc oxide nanoparticles from (2-naphthyl-CONH) ₆ Zn ₄ O and γ-cyclodextrin in a moist argon atmosphere.

Monokryształy prekursora (2-naftylo-CONH)₆Zn₄O w obecności γ-cyklodekstryny w atmosferze wilgotnego argonu, w szklanym reaktorze, w roztworze dimetylosulfotlenku, w temperaturze 20°C, przez czas 96 godzin zostały przekształcone w nanocząstki ZnO. Widmo scharakteryzowanego ZnO na dyfraktometrze proszkowym odpowiada widmu wzorcowemu tlenku cynku o strukturze wurcytowej wzbogaconemu o refleksy wynikające z obecności 2-naftoamidu pochodzącego z użytego prekursora. Wykonano analizę kształtu oraz rozkładu wielkości cząstek z wykorzystaniem transmisyjnego mikroskopu elektronowego TEM. Otrzymane nanocząstki ZnO są jednorodne, a ich wielkość zawiera się w przedziale 2-3 nm.Monocrystals of the (2-naphthyl-CONH) ₆ Zn ₄ O precursor in the presence of γ-cyclodextrin under a moist argon atmosphere, in a glass reactor, in a dimethyl sulfoxide solution at a temperature of 20 ° C, were transformed into ZnO nanoparticles for 96 hours. The spectrum of characterized ZnO on a powder diffractometer corresponds to the standard spectrum of zinc oxide with a wurcite structure enriched with reflections resulting from the presence of 2-naphthoamide from the precursor used. The analysis of the shape and size distribution of particles was performed with the use of a transmission electron microscope TEM. The obtained ZnO nanoparticles are homogeneous, and their size is in the range of 2-3 nm.

P r z y k ł a d 5P r z k ł a d 5

Otrzymywanie nanocząstek tlenku cynku z (Et-CONH)₆Zn₄O i metylowanej w losowych pozycjach α-cyklodekstryny w atmosferze wilgotnego tlenu.Preparation of zinc oxide nanoparticles from (Et-CONH) ₆ Zn ₄ O and methylated at random positions of α-cyclodextrin in an atmosphere of moist oxygen.

Monokryształy prekursora (Et-CONH)₆Zn₄O w obecności metylowanej w losowych pozycjach (ang. randomly methylated) α-cyklodekstryny w atmosferze wilgotnego argonu, w szklanym reaktorze, w roztworze etanolu, w temperaturze 0°C, przez czas 120 godzin zostały przekształcone w nanocząstki ZnO. Otrzymany materiał był następnie przemywany 5-cio krotnie niewielką ilością etanolu. Widmo scharakteryzowanego ZnO na dyfraktometrze proszkowym odpowiada widmu wzorcowemu tlenku cynku o strukturze wurcytowej. Analiza elementarna otrzymanego materiału oraz widmo PXRD potwierdza wydajne odmywanie liganda organicznego. Wykonano analizę kształtu oraz rozkładu wielkości cząstek z wykorzystaniem transmisyjnego mikroskopu elektronowego TEM. Otrzymane nan ocząstki ZnO są jednorodne.Precursor single crystals (Et-CONH) ₆ Zn ₄ O in the presence of randomly methylated α-cyclodextrin under moist argon atmosphere, in a glass reactor, in ethanol solution, at 0 ° C, for 120 hours were transformed into ZnO nanoparticles. The material obtained was then washed 5 times with a small amount of ethanol. The spectrum of the characterized ZnO on a powder diffractometer corresponds to the standard spectrum of zinc oxide with a wurcite structure. Elemental analysis of the material obtained and the PXRD spectrum confirm the efficient washing of the organic ligand. The analysis of the shape and size distribution of particles was performed using the TEM transmission electron microscope. The obtained ZnO nanoparticles are homogeneous.

P r z y k ł a d 6P r z k ł a d 6

Otrzymywanie nanocząstek tlenku cynku z (Ad-CONH)₆Zn₄O (gdzie Ad oznacza grupę adamantylową) i benzylowanej w losowych pozycjach β-cyklodekstryny w atmosferze powietrza.Preparation of zinc oxide nanoparticles from (Ad-CONH) ₆ Zn ₄ O (where Ad is an adamantyl group) and benzylated at random positions of β-cyclodextrin in the air atmosphere.

Monokryształy prekursora (Ad-CONH)₆Zn₄O w obecności benzylowanej w losowych pozycjach (ang. randomly benzylated) β-cyklodekstryny w atmosferze powietrza, w szklanym reaktorze, w roztworze dichlorometanu, w temperaturze 30°C, przez czas 120 godzin zostały przekształcone w nanocząstki ZnO. Widmo scharakteryzowanego ZnO na dyfraktometrze proszkowym odpowiada widmu wzorcowemu tlenku cynku o strukturze wurcytowej wzbogaconemu o refleksy wynikające z obecności amidu kwasu adamantano-1-karboksylowego pochodzącego z użytego prekursora. Wykonano analizę kształtu oraz rozkładu wielkości cząstek z wykorzystaniem transmisyjnego mikroskopu elektronowego TEM. Ze zdjęcia HRTEM otrzymanych nanometrycznych cząstek ZnO wynika, że otrzymane nanocząstki ZnO są jednorodne, a ich średnica wynosi 4-10 nm.Monocrystals of the precursor (Ad-CONH) ₆ Zn ₄ O in the presence of randomly benzylated β-cyclodextrin in air, in a glass reactor, in a solution of dichloromethane at 30 ° C, for 120 hours were transformed into ZnO nanoparticles. The spectrum of the characterized ZnO on a powder diffractometer corresponds to the standard spectrum of zinc oxide with a vurcite structure enriched with reflections resulting from the presence of adamantane-1-carboxylic acid amide from the precursor used. The analysis of the shape and size distribution of particles was performed with the use of a transmission electron microscope TEM. The HRTEM photo of the obtained nanometric ZnO particles shows that the obtained ZnO nanoparticles are homogeneous and their diameter is 4-10 nm.

P r z y k ł a d 7P r z k ł a d 7

Otrzymywanie nanocząstek tlenku cynku z (p-Ph-Ph-CONH)₆Zn₄O i permetylowanej β-cyklodekstryny ^-CD(Me2i) w atmosferze powietrza.Preparation of zinc oxide nanoparticles from (p-Ph-Ph-CONH) ₆ Zn ₄ O and permethylated β-cyclodextrin? -CD (Me2i) in air atmosphere.

Amorficzna faza prekursora (p-Ph-Ph-CONH)₆Zn₄O (oksocynkowej pochodnej parafenylobenzamidu) w obecności permetylowanej β-cyklodekstryny w atmosferze powietrza, w szklanym reaktorze, w roztworze toluenu, w temperaturze 50°C, przez czas 144 godzin zostały przekształcone w n anocząstki ZnO. Widmo scharakteryzowanego ZnO na dyfraktometrze proszkowym odpowiada widmu wzorcowemu tlenku cynku o strukturze wurcytowej wzbogaconemu o refleksy wynikające z obecności parafenylobenzamidu pochodzącego z użytego prekursora. Wykonano analizę kształtu oraz rozkładu wielkości cząstek z wykorzystaniem transmisyjnego mikroskopu elektronowego TEM. Ze zdjęcia HRTEM otrzymanych nanometrycznych cząstek ZnO wynika, że otrzymane nanocząstki ZnO są jednorodne, a ich średnica wynosi 4-8 nm.The amorphous precursor phase (p-Ph-Ph-CONH) ₆ Zn ₄ O (paraphenylbenzamide oxychloride) in the presence of permethylated β-cyclodextrin in air, in a glass reactor, in toluene solution, at 50 ° C, for 144 hours, were n-transformed ZnO anoparticles. The spectrum of characterized ZnO on a powder diffractometer corresponds to the standard spectrum of zinc oxide with a wurcite structure enriched with reflections resulting from the presence of para-phenylbenzamide from the precursor used. The analysis of the shape and size distribution of particles was performed with the use of a transmission electron microscope TEM. The HRTEM photo of the obtained nanometric ZnO particles shows that the obtained ZnO nanoparticles are homogeneous and their diameter is 4-8 nm.

P r z y k ł a d 8P r z k ł a d 8

Otrzymywanie nanocząstek tlenku cynku z (p-Me-Ph-CONH)₆Zn₄O i karboksymetylo^-cyklodekstryny w atmosferze powietrza.Preparation of zinc oxide nanoparticles from (p-Me-Ph-CONH) ₆ Zn ₄ O and carboxymethyl 4 -cyclodextrin in air atmosphere.

Amorficzna faza prekursora (p-Me-Ph-CONH)₆Zn₄O (oksocynkowej pochodnej parametylobenzamidu) w obecności karboksymetylo^-cyklodekstryny o stopniu podstawienia grup hydroksylowych DS = 3,5 w atmosferze powietrza, w szklanym reaktorze, w zawiesinie etanolu, w temperaturze wrzenia rozpuszczlanika (78°C), przez czas 120 godzin zostały przekształcone w nanocząstki ZnO. Widmo scharakteryzowanego ZnO na dyfraktometrze proszkowym odpowiada widmu wzorcowemu tlenku cynku o strukturze wurcytowej wzbogaconemu o refleksy wynikające z obecności parametylobenzaPL 224 432 B1 midu pochodzącego z użytego prekursora. Wykonano analizę kształtu oraz rozkładu wielkości cząstek z wykorzystaniem transmisyjnego mikroskopu elektronowego TEM. Otrzymane nanocząstki ZnO są jednorodne, a ich wielkość zawiera się w przedziale 4-6 nm.The amorphous phase of the precursor (p-Me-Ph-CONH) ₆ Zn ₄ O (the oxyinc derivative of parametylbenzamide) in the presence of carboxymethyl 4-cyclodextrin with the degree of substitution of hydroxyl groups DS = 3.5 in air, in a glass reactor, in ethanol suspension, in at the boiling point of the solvent (78 ° C), they were transformed into ZnO nanoparticles for 120 hours. The spectrum of the characterized ZnO on a powder diffractometer corresponds to the standard spectrum of zinc oxide with a vurcite structure enriched with reflections resulting from the presence of the precursor of the used precursor. The analysis of the shape and size distribution of particles was performed with the use of a transmission electron microscope TEM. The obtained ZnO nanoparticles are homogeneous and their size is in the range of 4-6 nm.

P r z y k ł a d 9P r z k ł a d 9

Otrzymywanie nanocząstek tlenku cynku z (Ad-CONH)₆Zn₄O (gdzie Ad oznacza grupę adamantylową) i hydroksypropylo-B-cyklodekstryny w atmosferze powietrza.Preparation of zinc oxide nanoparticles from (Ad-CONH) ₆ Zn ₄ O (where Ad is an adamantyl group) and hydroxypropyl-B-cyclodextrin in an air atmosphere.

Monokryształy prekursora (Ad-CONH)₆Zn₄O w obecności hydroksypropylo-B-cyklodekstryny o stopniu podstawienia grup hydroksylowych DS = 4,5 w atmosferze powietrza, w szklanym reaktorze, w zawiesinie metanolu, w temperaturze wrzenia rozpuszczlanika, przez czas 96 godzin zostały przekształcone w nanocząstki ZnO. Widmo scharakteryzowanego ZnO na dyfraktometrze proszkowym odpowiada widmu wzorcowemu tlenku cynku o strukturze wurcytowej wzbogaconemu o refleksy wynikające z obecności amidu kwasu adamantano-1-karboksylowego pochodzącego z użytego prekursora. Wykonano analizę kształtu oraz rozkładu wielkości cząstek z wykorzystaniem transmisyjnego m ikroskopu elektronowego TEM. Otrzymane nanocząstki ZnO są jednorodne, a ich wielkość zawiera się w przedziale 4-6 nm.Monocrystals of the precursor (Ad-CONH) ₆ Zn ₄ O in the presence of hydroxypropyl-B-cyclodextrin with the degree of substitution of the hydroxyl groups DS = 4.5 in air, in a glass reactor, in a methanol suspension, at the boiling point of the solvent, for 96 hours were transformed into ZnO nanoparticles. The spectrum of the characterized ZnO on a powder diffractometer corresponds to the standard spectrum of zinc oxide with a vurcite structure enriched with reflections resulting from the presence of adamantane-1-carboxylic acid amide from the precursor used. An analysis of the shape and size distribution of particles was performed using the TEM transmission electron microscope. The obtained ZnO nanoparticles are homogeneous and their size is in the range of 4-6 nm.

P r z y k ł a d 10P r z k ł a d 10

Otrzymywanie nanocząstek tlenku cynku z (2-furyl-CONH)₆Zn₄O i fosforanowej pochodnej β-cyklodekstryny w atmosferze powietrza.Preparation of zinc oxide nanoparticles from (2-furyl-CONH) ₆ Zn ₄ O and the phosphate derivative of β-cyclodextrin in the air atmosphere.

Monokryształy prekursora (2-furyl-CONH)₆Zn₄O w obecności fosforanowej pochodnej β-cyklodekstryny o stopniu podstawienia grup hydroksylowych DS = 2-6 w atmosferze powietrza, w szklanym reaktorze, w roztworze heksametylofosforamidu, w temperaturze 20°C przez czas 144 godzin zostały przekształcone w nanocząstki ZnO. Widmo scharakteryzowanego ZnO na dyfraktometrze proszk owym odpowiada widmu wzorcowemu tlenku cynku o strukturze wurcytowej wzbogaconemu o refleksy wynikające z obecności 13i ety-2-karbamidu pochodzącego z użytego prekursora. Wykonano analizę kształtu oraz rozkładu wielkości cząstek z wykorzystaniem transmisyjnego mikroskopu elektronowego TEM. Otrzymane nanocząstki ZnO są jednorodne, a ich wielkość zawiera się w przedziale 3-5 nm.Monocrystals of the precursor (2-furyl-CONH) ₆ Zn ₄ O in the presence of the phosphate derivative of β-cyclodextrin with the degree of substitution of hydroxyl groups DS = 2-6 in the air atmosphere, in a glass reactor, in hexamethylphosphoramide solution, at a temperature of 20 ° C for 144 hours were converted into ZnO nanoparticles. The spectrum of characterized ZnO on a powder diffractometer corresponds to the standard spectrum of zinc oxide with a wurcite structure enriched with reflections resulting from the presence of 13i-ethyl-2-carbamide derived from the precursor used. The analysis of the shape and size distribution of particles was performed with the use of a transmission electron microscope TEM. The obtained ZnO nanoparticles are homogeneous and their size is in the range of 3-5 nm.

P r z y k ł a d 11P r x l a d 11

Otrzymywanie nanocząstek tlenku cynku z (p-Cl-Ph-CONH)₆Zn₄O i heptakis(2,6-dimetylo)^-cyklodekstryny w atmosferze wilgotnego azotu.Preparation of zinc oxide nanoparticles from (p-Cl-Ph-CONH) ₆ Zn ₄ O and heptakis (2,6-dimethyl) 3 -cyclodextrin in a moist nitrogen atmosphere.

Monokryształy prekursora (p-Cl-Ph-CONH)₆Zn₄O w obecności heptakis(2,6-dimetylo)^-cyklodekstryny w atmosferze wilgotnego azotu, w szklanym reaktorze, w roztworze benzonitrylu, w temperaturze 0°C przez czas 120 godzin zostały przekształcone w nanocząstki ZnO. Widmo scharakteryzowanego ZnO na dyfraktometrze proszkowym odpowiada widmu wzorcowemu tlenku cynku o strukturze wurcytowej wzbogaconemu o refleksy wynikające z obecności p-chlorobenzamidu pochodzącego z użytego prekursora. Wykonano analizę ksztahu oraz rozkładu wielkości cząstek z wykorzystaniem transmisyjnego mikroskopu elektronowego TEM. Otrzymane nanocząstki ZnO są jednorodne, a ich wielkość zawiera się w przedziale 5-7 nm.Monocrystals of the precursor (p-Cl-Ph-CONH) ₆ Zn ₄ O in the presence of heptakis (2,6-dimethyl) ^ - cyclodextrin under moist nitrogen atmosphere, in a glass reactor, in benzonitrile solution, at 0 ° C for 120 hours have been transformed into ZnO nanoparticles. The spectrum of characterized ZnO on a powder diffractometer corresponds to the standard spectrum of zinc oxide with a wurcite structure enriched with reflections resulting from the presence of p-chlorobenzamide from the precursor used. An analysis of the shape and size distribution of particles was performed with the use of a transmission electron microscope TEM. The obtained ZnO nanoparticles are homogeneous and their size is in the range of 5-7 nm.

P r z y k ł a d 12P r z k ł a d 12

Otrzymywanie nanocząstek tlenku cynku z (cykloheksylo-CONH)₆Zn₄O i 14i etyl^-cyklodekstryny w atmosferze wilgotnego tlenu.Preparation of zinc oxide nanoparticles from (cyclohexyl-CONH) ₆ Zn ₄ O and ₁₄ i ethyl 1 -cyclodextrin in an atmosphere of moist oxygen.

Amorficzna faza prekursora (cykloheksylo-CONH)₆Zn₄O w obecności 14i etyl^-cyklodekstryny w atmosferze wilgotnego tlenu, w szklanym reaktorze, w zawiesinie eteru 14i etylowego, w temperaturze 20°C przez czas 120 godzin zostały przekształcone w nanocząstki ZnO. Widmo scharakteryzowanego ZnO na dyfraktometrze proszkowym odpowiada widmu wzorcowemu tlenku cynku o strukturze wurcytowej wzbogaconemu o refleksy wynikające z obecności cykloheksylokarbamidu pochodzącego z użytego prekursora. Wykonano analizę ksztahu oraz rozkładu wielkości cząstek z wykorzystaniem transmisyjnego mikroskopu elektronowego TEM. Otrzymane nanocząstki ZnO są jednorodne, a ich wielkość zawiera się w przedziale 4-6 nm.The amorphous phase of the precursor (cyclohexyl-CONH) ₆ Zn ₄ O in the presence of 14I ethyl? -Cyclodextrin in an atmosphere of moist oxygen, in a glass reactor, in a suspension of 14i ethyl ether, at a temperature of 20 ° C for 120 hours, were transformed into ZnO nanoparticles. The spectrum of characterized ZnO on a powder diffractometer corresponds to the standard spectrum of zinc oxide with a wurcite structure enriched with reflections resulting from the presence of cyclohexylcarbamide from the precursor used. An analysis of the shape and size distribution of particles was performed with the use of a transmission electron microscope TEM. The obtained ZnO nanoparticles are homogeneous and their size is in the range of 4-6 nm.

P r z y k ł a d 13P r z l a d 13

Otrzymywanie nanocząstek tlenku cynku z (Ph-CONH)₆Zn₄O i monoazydo^-cyklodekstryny w atmosferze wilgotnego azotu.Preparation of zinc oxide nanoparticles from (Ph-CONH) ₆ Zn ₄ O and monoazido -cyclodextrin in a moist nitrogen atmosphere.

Monokryształy prekursora (Ph-CONH)₆Zn₄O w obecności monoazydo^-cyklodekstryny w atmosferze wilgotnego azotu, w szklanym reaktorze, w roztworze N,N-dimetylosulfotlenku, w temperaturze 20°C przez czas 120 godzin zostały przekształcone w nanocząstki ZnO. Widmo scharakteryzowanego ZnO na dyfraktometrze proszkowym odpowiada widmu wzorcowemu tlenku cynku o strukturze wurcytowej wzbogaconemu o refleksy wynikające z obecności benzamidu pochodzącego z użytegoSingle crystals of the precursor (Ph-CONH) ₆ Zn ₄ O in the presence of monoazido -cyclodextrin under an atmosphere of moist nitrogen, in a glass reactor, in a solution of N, N-dimethylsulfoxide, at a temperature of 20 ° C for 120 hours, were transformed into ZnO nanoparticles. The spectrum of the characterized ZnO on a powder diffractometer corresponds to the standard spectrum of zinc oxide with a wurcite structure enriched with reflections resulting from the presence of benzamide from the used

PL 224 432 B1 prekursora. Wykonano analizę kształtu oraz rozkładu wielkości cząstek z wykorzystaniem transmisyjnego mikroskopu elektronowego TEM. Otrzymane nanocząstki ZnO są jednorodne, a ich wielkość zawiera się w przedziale 5-8 nm.PL 224 432 B1 of the precursor. The analysis of the shape and size distribution of particles was performed using the TEM transmission electron microscope. The obtained ZnO nanoparticles are homogeneous and their size is in the range of 5-8 nm.

Claims

1. A method of producing zinc oxide nanoparticles stabilized with amide ligands defined by the general formula Z-CONH _n , where n is 1, when the ligand is bonded by a covalent bond or 2, when it is bonded by a hydrogen bond or a coordination bond, characterized in that the ZnO nanoparticle precursors with with formula (Z-CONH) ₆ Zn ₄ O is subjected to the action of supramolecular ligand, which is modified or unmodified alpha, beta- or gamma-cyclodextrin, and to the action of air or steam, or the action of water or the action of oxygen and water at the same time, Z means:

- an adamantane, norborane, camphor group or an alkyl group characterized by the formula: