DE102020118909B4

DE102020118909B4 - Verfahren zur herstellung von kolloidalen selen-nanopartikeln

Info

Publication number: DE102020118909B4
Application number: DE102020118909.5A
Authority: DE
Inventors: Chung-Jung Hung; Meng-Hsiu CHIH; Chun-Lun Chiu; Hsin-Chang Huang; Jim-Min Fang; Teng-Chieh Hsu; Chia-Chi Chang
Original assignee: Tripod Nano Technology Corp
Current assignee: Tripod Nano Technology Corp
Priority date: 2020-06-23
Filing date: 2020-07-16
Publication date: 2022-12-01
Anticipated expiration: 2040-07-17
Also published as: US11439979B2; US20210394157A1; AU2020207861B1; GB2596359B; TW202200491A; DE102020118909A1; GB202010960D0; GB2596359A; JP2022003164A

Abstract

Verfahren zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln, das folgende Schritte umfasst:Schritt (a1): Behandeln eines Selenpulvers mit einer wässrigen Lösung, die ein Oxidationsmittel enthält, in einem Reaktionsgefäß, um eine wässrige Lösung bereitzustellen, die einen Selen-Vorläufer enthält;Schritt (a2): Bereitstellen eines Reduktionsmittels;Schritt (B): Mischen der wässrigen Lösung, die den Selen-Vorläufer enthält, und des Reduktionsmittels in dem Reaktionsgefäß, um eine Gemischlösung zu bilden, und Erwärmen der Gemischlösung, um eine Reduktionsreaktion durchzuführen und eine Zusammensetzung herzustellen, die Selen-Nanopartikel, Rückstände und ein Gas enthält, wobei das gebildete Gas während des Erwärmens aus dem Reaktionsgefäß herausgeleitet wird, und wobei das Erwärmen solange durchgeführt wird bis eine Menge der Rückstände weniger als 20 Volumen-% der Gemischlösung beträgt, wobei eine Erwärmungstemperatur im Bereich von 50 °C bis 200 °C liegt,; undSchritt (C) : Dispergieren der Selen-Nanopartikel mit einem Medium, um die kolloidalen Selen-Nanopartikel zu erhalten.

Description

1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung von kolloidalen Nanopartikeln, und insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Selen ist ein Mineralstoff natürlichen Ursprungs und ein unentbehrliches Spurenelement für den menschlichen Körper, weshalb es häufig Multivitaminprodukten und anderen Nahrungsergänzungsmitteln zugesetzt wird. Nano-Selen kann vom menschlichen Körper aufgenommen und verwertet werden, und es kann dabei nicht nur als Antioxidans und Immunregulator wirken, welche als spezifische Eigenschaften von organischem Selen und anorganischem Selen angesehen werden, sondern es weist auch die Vorteile einer geringen Toxizität und einer hohen biologischen Aktivität auf. Zusätzlich kann Nano-Selen auch verwendet werden, um die toxischen Auswirkungen verschiedener Schwermetalle zu widerstehen und zu verringern. Beispielsweise kann es mit Silber, Quecksilber, Blei oder anderen Metallen unlösliche Substanzen bilden, wobei es dadurch eine positive Wirkung auf die Widerstandsfähigkeit des Körpers gegen Metallverunreinigung der Umwelt aufweist. Daher hat Nano-Selen eine zunehmende Aufmerksamkeit auf sich gezogen.
Im Verlauf der letzten Jahre haben Wissenschaftler aktiv verschiedene Verfahren zur Herstellung von Selen-Nanopartikeln entwickelt. Die Verfahren zur Herstellung von Selen-Nanopartikeln können in drei Hauptkategorien unterteilt werden: (1) physikalische Verfahren, (2) chemische Verfahren und (3) Biosyntheseverfahren. Bei den physikalischen Verfahren wird ein schüttfähiges Material durch energiereiche Kräfte, welche zum Beispiel eine gepulste Laserablation, eine physikalische Gasphasenabscheidung (PVD), ein Mahlverfahren und dergleichen sein können, in nanoskalige Partikel zerlegt. Bei den chemischen Verfahren werden Nanopartikel durch verschiedene chemische Reaktionen gewonnen, die zum Beispiel ein Sol-Gel-Verfahren, eine hydrothermale Synthese einschließlich einer chemischen Reaktion in einem Hochdruckreaktor, eine Reduktions-Oxidationsreaktion und dergleichen sein können. Die Biosyntheseverfahren verwenden üblicherweise Mikroorganismen oder Pflanzen, um Selenat oder Selenit zu Selen-Nanopartikeln zu reduzieren. Beispielsweise kann das Stoffwechselsystem von Pseudomonas selenhaltige Verbindungen oder Selenite zu Selen-Nanopartikeln reduzieren. Obwohl die Biosyntheseverfahren aufgrund ihrer Umweltfreundlichkeit vorteilhaft sind, weisen die Selen-Nanopartikel, die von verschiedenen Mikroorganismen oder Pflanzen gebildet werden, unterschiedliche Größen auf, was sich auf die Qualität des Nanoselen-Endprodukts auswirkt; zudem erfordert eine mikrobielle Synthese eine längere Zellwachstumsdauer, was nicht im Einklang mit dem wirtschaftlichen Nutzen steht.
Mit ihren großen spezifischen Oberflächen, den hohen chemischen Aktivitäten und den Metalloid-Eigenschaften lassen sich Selen-Nanopartikel leicht oxidieren und agglomerieren. Daher muss der Prozess der Herstellung von Selen-Nanopartikeln üblicherweise in einer spezifischen Atmosphäre, wie eine Stickstoffatmosphäre, oder mit der Einführung einer Vielzahl von Stabilisatoren, wie Modifikatoren oder Abdeckmitteln (capping agents) während des Prozesses durchgeführt werden, um die Größe, Form, Verteilung, Dispersion und Stabilität der Selen-Nanopartikel zu kontrollieren. Allerdings, auch wenn die Zugabe dieser Stabilisatoren die Stabilität und Qualität der Selen-Nanopartikel enthaltenden Endprodukte verbessert, werden die Verfahren zur Herstellung von Selen-Nanopartikeln dadurch umständlicher und die Aktivität von Selen-Nanopartikeln kann beeinträchtigt werden oder ihre Anwendungsbereiche können eingeschränkt werden.
Um die oben genannten Probleme zu überwinden wurden einige Verfahren aufgezeigt. Die US-Patentveröffentlichung 2016/0137501 offenbart ein Verfahren zur Herstellung von Selen-Nanopartikeln, das zwei aufeinanderfolgende Schritte einschließt: Flüssigphasenherstellung und Sprühtrocknung. Zunächst wird eine thermisch zersetzbare reduzierende Aminosäure in einen Reaktionstank zugegeben, und der pH-Wert einer wässrigen Lösung, die die reduzierende Aminosäure enthält, wird während des Erwärmungsprozesses kontrolliert. Sobald die Temperatur und der pH-Wert der wässrigen Lösung stabil sind, wird das Selenit in den Reaktionstank gegeben, um eine Reaktion durchzuführen; nach Abschluss der Reaktion wird die resultierende Lösung im Reaktionstank dann in einen Sprühturm überführt, und dann wird ein Sprühtrocknungsschritt durchgeführt, um Selen-Nanopartikel zu erhalten. Obwohl dieses Verfahren zur Herstellung von Selen-Nanopartikeln in verschiedenen Größen eingesetzt werden kann, sind die Schritte umständlich und die Auswahl an Reduktionsmitteln muss eingeschränkt werden.
Die US-Patentveröffentlichung 2019/0193048 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Selen-Nanomaterials. Bei diesem Verfahren wird ein Schwamm, ein Film, ein Vlies, ein Gewebe oder ein metallorganisches Gerüst (MOF) als Substrat verwendet, und die Oberflächen des Substrats werden mit Saccharid beschichtet. Die mit Saccharid beschichtete Oberfläche wird mit einer wässrigen Lösung seleniger Säure und einer wässrigen Lösung eines Reduktionsmittels behandelt und dann erwärmt, um ein Selen-Nanomaterial zu bilden, das an die Oberfläche davon gebunden ist. Obwohl bei diesem Verfahren kein Stabilisator verwendet werden muss, erfordert es ein bestimmtes Substrat, was zu Einschränkungen bei späteren Anwendungen führen kann.
Aus Druckschrift CN 110526222 A ist ein Verfahren zur Herstellung von Selen-Nanopartikeln bekannt, bei welchem eine lösliche Selenquelle in einem Reaktionsmedium mit einem löslichen Reduktionsmittel oder Oxidationsmittel umgesetzt wird, um Selen-Nanopartikel herzustellen, wobei das Reaktionsmedium Makromoleküle enthält, die eine Bindungsaffinität zu Selen haben und an der Oberfläche der Selen-Nanopartikel adsorbieren, wodurch erreicht wird, dass die Selen-Nanopartikel in wässriger Lösung gut dispergiert sind, nicht aggregieren und eine gute Bioverfügbarkeit aufweisen. Besagte Makromoleküle sind wahlweise lösliche Proteine oder proteolytische Produkte oder Kombinationen davon. Nach der Umsetzung zur Partikelbildung ist ein Reinigungsschritt vorgesehen, bei dem Nebenprodukte der Reaktion entfernt werden. Durch konventionelle Methoden, wie Filtration oder Verdampfung, kann außerdem das Wasser aus der gebildeten Dispersion entfernt werden, um die Nanopartikel in Pulverform zu erhalten.
Die oben erwähnten herkömmlichen Verfahren vermögen es nicht, kolloidale Selen-Nanopartikel zweckmäßig und wirksam herzustellen, und sie können viele Schwachstellen aufweisen, wie den Bedarf an kostspieligen Einrichtungen oder bestimmten Reagenzien, den hohen Energieaufwand, die unvollständige Umsetzung und die Unfähigkeit, nicht umgesetzte selenhaltige Rohstoffe zurückzugewinnen oder wiederzuverwenden, die lange Reaktionszeit, die unzureichende Stabilität und die Umweltbelastung. Als Ergebnis sind die genannten Verfahren nach dem Stand der Technik nicht für eine Massenproduktion geeignet und weisen daher ein geringes Potenzial für eine industrielle Implementierung auf.
Angesichts der Tatsache, dass die herkömmlichen Verfahren technische Mängel aufweisen, besteht eine Aufgabe der vorliegenden Offenbarung darin, ein Verfahren zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln bereitzustellen, wobei das Verfahren keine kostspieligen Einrichtungen erfordert, wodurch es von Vorteil für eine Massenproduktion ist und ein hohes Potenzial für eine kommerzielle Implementierung aufweist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln bereitzustellen, das die Vorteile eines niedrigen Energieaufwandes und der Umweltfreundlichkeit aufweist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln bereitzustellen, das die Vorteile der Einfachheit und Sicherheit aufweist.
Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Offenbarung ist es, ein Verfahren zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln bereitzustellen, das die Vorteile einer verbesserten Ausbeute und einer erhöhten Kosteneffizienz aufweist.
Um die vorgenannten Aufgaben zu lösen bietet die vorliegende Offenbarung ein Verfahren zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln, das die Schritte (A) bis (C) einschließt. Erfindungsgemäß umfasst Schritt (A) die Schritte (a1) und (a2). In Schritt (a1) wird ein Selenpulver mit einer wässrigen Lösung, die ein Oxidationsmittel enthält, behandelt, um eine wässrige Lösung bereitzustellen, die einen Selenvorläufer enthält. In Schritt (a2) wird ein Reduktionsmittel bereitgestellt. In Schritt (B) werden die wässrige Lösung, die den Selen-Vorläufer enthält, und das Reduktionsmittel in einem Reaktionsgefäß gemischt, um eine Gemischlösung zu bilden, und die Gemischlösung wird erwärmt, um eine Reduktionsreaktion durchzuführen und eine Zusammensetzung herzustellen, die Selen-Nanopartikel, Rückstände und ein Gas enthält, wobei das Gas während des Erwärmens aus dem Reaktionsgefäß ausgeleitet wird, wobei das Erwärmen solange erfolgt bis eine Menge der Rückstände weniger als 20 Volumen-% der Gemischlösung beträgt. Die Erwärmungstemperatur in Schritt (B) liegt im Bereich von 50 °C bis 200 °C. In Schritt (C) werden die Selen-Nanopartikel mit einem Medium dispergiert, um die kolloidalen Selen-Nanopartikel zu erhalten.
Durch Erwärmen der Gemischlösung und Herausleiten des aus der Reduktionsreaktion erzeugten Gases aus dem Reaktionsgefäß kann die Reduktionsreaktion vollständiger ablaufen und die Ausbeute kann verbessert werden. Außerdem kann durch die Begrenzung des Volumens der Gemischlösung im Reaktionsgefäß die Konzentration der Edukte erhöht und die Kollisionswahrscheinlichkeit der Eduktmoleküle im Reaktionsgefäß gesteigert werden, so dass die Reaktionsgeschwindigkeit beschleunigt werden kann. Bei der Bildung von Selen-Nanopartikeln, da das Wasser der wässrigen Lösung verdampft und auf weniger als 20 % des Volumens der ursprünglichen Gemischlösung herabgesetzt wird, laufen der Schritt der Reduktionsreaktion und der Schritt der Dispersion nicht gleichzeitig ab. Deshalb können die Reduktionsmittel und Dispergiermittel unabhängig voneinander ohne Einschränkung aus einer großen Vielfalt von Auswahlmöglichkeiten ausgewählt werden. Dementsprechend ist die vorliegende Offenbarung für kommerzielle Implementierungen geeignet.
Nach der vorliegenden Offenbarung gibt es keine besonderen Einschränkungen bezüglich des Oxidationsmittels. Solange das Oxidationsmittel das Selenpulver auflösen kann, um die wässrige Lösung zu bilden, die den Selenvorläufer enthält, ist das genannte Oxidationsmittel für Schritt (a1) geeignet. Um Verunreinigungen wie Schwermetalle zu verringern, kann das Oxidationsmittel vorzugsweise aus der Gruppe ausgewählt werden, die aus Folgendem besteht: einer Halogenoxosäure (bezeichnet als HXO_n), einem Halogenoxosäuresalz (bezeichnet als MXO_n) und einer Kombination davon. Das genannte Halogen (X) des Oxidationsmittels ist Cl oder Br; M ist Na oder K; und n ist die ganze Zahl 1, 2, 3 oder 4.
In bestimmten Ausführungsformen kann die Halogenoxosäure hypochlorige Säure (HClO), chlorige Säure (HClO₂), Chlorsäure (HClO₃), Perchlorsäure (HClO₄), hypobromige Säure (HBrO), bromige Säure (HBrO₂), Bromsäure (HBrO₃) oder eine beliebige Kombination davon sein, jedoch ohne Einschränkung darauf.
In bestimmten Ausführungsformen kann das Halogenoxosäuresalz Natriumhypochlorit (NaClO), Kaliumhypochlorit (KClO), Natriumchlorit (NaClO₂), Kaliumchlorit (KClO₂), Natriumchlorat (NaClO₃), Kaliumchlorat (KClO₃), Natriumperchlorat (NaClO₄), Kaliumperchlorat (KClO₄), Natriumhypobromit (NaBrO), Kaliumhypobromit (KBrO), Natriumbromit (NaBrO₂), Kaliumbromit (KBrO₂), Natriumbromat (NaBrO₃), Kaliumbromat (KBrO₃) oder eine beliebige Kombination davon sein, jedoch ohne Einschränkung darauf.
Vorzugsweise enthält die wässrige Lösung, die das Oxidationsmittel enthält, ferner eine Halogenwasserstoffsäure, wodurch das Selenpulver und das Oxidationsmittel stärker reagieren. Die Halogenwasserstoffsäure kann zum Beispiel Flusssäure (HF), Salzsäure (HCl) oder Bromwasserstoffsäure (HBr) sein. Wenn das Oxidationsmittel die Halogenoxosäure oder das Halogenoxosäuresalz ist, ist die Halogenspezies der Halogenoxosäure oder des Halogenoxosäuresalzes bevorzugter die gleiche wie die des Halogens der Halogenwasserstoffsäure.
Vorzugsweise liegt das Molverhältnis des Oxidationsmittels zum Selenpulver im Bereich von 1,5:1 bis 15:1.
Vorzugsweise liegt die durchschnittliche Partikelgröße des Selenpulvers aus Schritt (a1) auf einer Mikrometer-Skala (d.h. 1 µm bis 100 µm), jedoch ohne Einschränkung darauf. Zusätzlich kann die vorliegende Offenbarung das vorgenannte mikroskopisch kleine Selenpulver direkt als Rohmaterial verwenden und nacheinander drei aufeinanderfolgende Einzelschritte in der nachstehenden Reihenfolge durchlaufen: Auflösung des Selenpulvers, Herstellung von Selen-Nanopartikeln und Kolloidisierung von Selen-Nanopartikeln in einem gleichen Reaktionsgefäß. Daher behält das Verfahren der vorliegenden Offenbarung nicht nur die Vorteile des geringen Verlusts und der hohen Wiedergewinnung einer Ein-Topf-Reaktion bei, sondern trennt auch die Prozesse der Nanonisierung und Kolloidisierung, wodurch die Schwierigkeit, die optimale Reagenzienkombination zu finden, verringert wird. Es kann den Prozess vereinfachen und die Flexibilität bei der Auswahl der Reagenzien erhöhen sowie die Produktvielfalt gewährleisten.
Nach der vorliegenden Offenbarung umfasst der Selen-Vorläufer der wässrigen Lösung ein Selenhalogenid, ein Selen-Ion, eine selenige Säure (H₂SeO₃), ein Selenit-Ion (SeO₃ ^2-), ein Selenat-Ion (SeO₄ ^2-) oder ein Selenosulfat-Ion (SeSO₃ ^2-), jedoch ohne Einschränkung darauf.
Insbesondere kann das Selenhalogenid als Se_mX_n dargestellt werden, wobei X F, Cl oder Br ist; m eine ganze Zahl 1 oder 2 ist; und n die ganze Zahl 1, 2, 3 oder 4 ist. Vorzugsweise kann das Selenhalogenid Selendifluorid (SeF₂), Selendichlorid (SeCl₂), Selendibromid (SeBr₂), Diselendichlorid (Se₂Cl₂), Diselendibromid (Se₂Br₂), Selentetrafluorid (SeF₄) oder Selentetrachlorid (SeCl₄) sein.
Insbesondere kann das Selen-Ion vom Selenhalogenid abgeleitet werden, jedoch ohne Einschränkung darauf.
Das Selenit-Ion kann von Natriumselenit (Na₂SeO₃), der selenigen Säure oder Kaliumselenit (K₂SeO₃) abgeleitet werden, jedoch ohne Einschränkung darauf.
Das Selenat-Ion kann von Natriumselenat (Na₂SeO₄) oder Kaliumselenat (K₂SeO₄) abgeleitet werden, jedoch ohne Einschränkung darauf.
Das Selenosulfat-Ion kann von Natriumselenosulfat (Na₂SeSO₃) abgeleitet werden, jedoch ohne Einschränkung darauf.
Dementsprechend kann die wässrige Lösung, die den Selen-Vorläufer enthält, neben dem Selen-Vorläufer auch einige Ionen enthalten, wie Halogenionen oder Alkalikationen, jedoch ohne Einschränkung darauf.
Vorzugsweise liegt die molare Konzentration des Selen-Vorläufers der wässrigen Lösung im Bereich von 0,05 M bis 3,0 M. Bevorzugter liegt die molare Konzentration des Selen-Vorläufers der wässrigen Lösung im Bereich von 0,08 M bis 1,0 M. Noch bevorzugter liegt die molare Konzentration des Selen-Vorläufers der wässrigen Lösung im Bereich von 0,1 M bis 0,3 M.
Nach der vorliegenden Offenbarung gibt es keine besonderen Einschränkungen bezüglich des Reduktionsmittels. Solange das Reduktionsmittel den Selen-Vorläufer reduzieren kann, um die Selen-Nanopartikel herzustellen, ist das genannte Reduktionsmittel für die vorliegende Offenbarung geeignet. Das Reduktionsmittel kann ein erstes Reduktionsmittel oder ein zweites Reduktionsmittel umfassen, jedoch ohne Einschränkung darauf.
Das erste Reduktionsmittel wird ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Zitronensäure, Milchsäure, Glykolsäure, Ascorbinsäure, Oxalsäure, Weinsäure, 1,4-Butandiol, Glycerin, Acetaldehyd, Monosaccharid, Disaccharid und eine beliebige Kombination davon. Das Monosaccharid kann zum Beispiel Glucose sein, jedoch ohne Einschränkung darauf. Das Disaccharid kann Lactose oder Maltose sein, jedoch ohne Einschränkung darauf.
Das zweite Reduktionsmittel wird ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus: Poly(ethylenglykol), Polyvinylpyrrolidon (PVP), Polysaccharid und eine beliebige Kombination davon. Das Polysaccharid kann zum Beispiel Chitosan oder Chitin sein, jedoch ohne Einschränkung darauf.
In Schritt (B) wird die für die Reduktionsreaktion benötigte Zeit durch die Art des Reduktionsmittels und die molaren Konzentrationen der einzelnen Edukte beeinflusst; dabei liegt die Reaktionszeit im Bereich von 5 Minuten bis 80 Minuten. Vorzugsweise liegt die Reaktionszeit im Bereich von 6 Minuten bis 30 Minuten.
Zusätzlich kann die Reaktionsgeschwindigkeit der Reduktionsreaktion durch eine kombinierte Verwendung der Reduktionsmittel zum Erhalt von Selen-Nanopartikeln in verschiedenen Größen eingestellt werden, um den Größenanforderungen der Endprodukte gerecht zu werden. Beispielsweise kann das Reduktionsmittel eine Kombination aus Glucose und Zitronensäure oder eine Kombination aus Zitronensäure und Polyvinylpyrrolidon sein, jedoch ohne Einschränkung darauf. In dem Fall, dass das Reduktionsmittel die Kombination von Glucose und Zitronensäure ist, weisen die resultierenden Selen-Nanopartikel eine durchschnittliche Partikelgröße im Bereich von 100 nm bis 110 nm auf. Im Falle, dass das Reduktionsmittel die Kombination von Zitronensäure und Polyvinylpyrrolidon ist, weisen die resultierenden Selen-Nanopartikel eine durchschnittliche Partikelgröße im Bereich von 80 nm bis 90 nm auf.
In bestimmten Ausführungsformen liegt das Molverhältnis des ersten Reduktionsmittels zum Selen-Vorläufer im Bereich von 1 bis 50. Vorzugsweise liegt das Molverhältnis des ersten Reduktionsmittels zum Selen-Vorläufer im Bereich von 5 bis 30. Bevorzugter liegt das Molverhältnis des ersten Reduktionsmittels zum Selen-Vorläufer im Bereich von 10 bis 20.
In weiteren bestimmten Ausführungsformen, vorausgesetzt, dass die molare Konzentration des Selen-Vorläufers der wässrigen Lösung im Bereich von 0,05 M bis 3,0 M liegt, liegt das Gewicht des zweiten Reduktionsmittels im Bereich von 10 mg bis 1000 mg, jedoch ohne Einschränkung darauf. Vorzugsweise liegt das Gewicht des zweiten Reduktionsmittels im Bereich von 30 mg bis 500 mg. Bevorzugter liegt das Gewicht des zweiten Reduktionsmittels im Bereich von 50 mg bis 300 mg.
Während der Reduktionsreaktion beim Erwärmen im Schritt (B) wird das entstehende Gas aus dem Reaktionsgefäß herausgeleitet und kann vorzugsweise zur Sammlung mit Wasser in einem Kolben aufgefangen werden. Wenn das bei der Reduktionsreaktion in Schritt (B) erzeugte Gas sauer ist, wie gasförmiges HCl, wird das Gas vorzugsweise durch Wasser aufgefangen, wodurch die sauren Rückstände verringert und wiederverwendet werden können.
Dementsprechend kann der Schritt die Kosten für die Behandlung des Abwassers und die Kosten für den Erwerb von sauren Reagenzien verringern; darüber hinaus ist das Verfahren umweltfreundlich.
Nach der vorliegenden Offenbarung kann das Medium in Schritt (C) zum Dispergieren der Selen-Nanopartikel Wasser oder eine wässrige Lösung sein, die ein Dispergiermittel enthält.
Insbesondere kann das Dispergiermittel Zitronensäure, Milchsäure, Poly(milchsäure) (auch als PLA bekannt), Ascorbinsäure, Gerbsäure, Apfelsäure, Natriumhydroxid, Polyarginin, Lysin, Glutaminsäure, Asparagin, Oleylamin, Ethylenglykol, Glycerin, Glucose, Maltose, Maltit, wasserlösliches Chitosan, Polyvinylpyrrolidon, Polyvinylalkohol (PVA), Poly(ethylenglykol) oder eine beliebige Kombination davon umfassen.
Vorzugsweise liegt das Gewichtsmittel des Molekulargewichts (Mw) von Poly(milchsäure) im Bereich von 5.000 bis 15.000, jedoch ohne Einschränkung darauf; das Mw von Polyarginin liegt im Bereich von 5.000 bis 15.000, jedoch ohne Einschränkung darauf; das Mw von PVP liegt im Bereich von 3.000 bis 13.000, jedoch ohne Einschränkung darauf; das Mw von Chitosan liegt im Bereich von 90.000 bis 110.000, jedoch ohne Einschränkung darauf; das Mw von PVA liegt im Bereich von 40.000 bis 50.000, jedoch ohne Einschränkung darauf; das Mw von Poly(ethylenglykol) liegt im Bereich von 8.000 bis 18.000, jedoch ohne Einschränkung darauf.
Vorzugsweise kann das Medium in Schritt (C) Wasser oder die wässrige Lösung sein, einschließlich des Dispergiermittels, das Zitronensäure, Glucose, Oleylamin, Poly(ethylenglykol), Glycerin oder Chitosan umfasst.
Vorzugsweise liegt die molare Konzentration des Dispergiermittels im Bereich von 0,001 M bis 1,0 M. Bevorzugter liegt die molare Konzentration des Dispergiermittels im Bereich von 0,01 M bis 0,5 M.
Vorzugsweise liegt das Molverhältnis des Dispergiermittels zu den Selen-Nanopartikeln im Bereich von 0,1 bis 100. Bevorzugter liegt das Molverhältnis des Dispergiermittels zu den Selen-Nanopartikeln im Bereich von 1 bis 20.
Nach der vorliegenden Offenbarung ist das gesamte in der wässrigen Lösung verwendete Wasser destilliertes Wasser. Bevorzugter ist das Wasser deionisiertes Wasser.
Nach der vorliegenden Offenbarung gibt es keine besonderen Einschränkungen bezüglich der Temperaturen in den Schritten (A) bis (C), solange jeder Schritt durchgeführt werden kann, können die betreffenden Temperaturen auf die vorliegende Offenbarung angewendet werden. Dennoch wird die Reaktionsgeschwindigkeit auch von der Temperatur beeinflusst, so dass die Reaktionen gleichmäßiger ablaufen werden und bei geeigneter Temperaturkontrolle weniger Blasen erzeugen können, wodurch die Qualität der resultierenden Selen-Nanopartikel verbessert wird.
Vorzugsweise liegt die Temperatur in Schritt (a1) im Bereich von 4 °C bis 100 °C. Bevorzugter liegt die Temperatur in Schritt (a1) im Bereich von 10 °C bis 70 °C.
Vorzugsweise liegt die Erwärmungstemperatur in Schritt (B) im Bereich von 70 °C bis 160 °C.
Vorzugsweise liegt die Dispersionstemperatur in Schritt (C) im Bereich von 20 °C bis 100 °C. Bevorzugter liegt die Dispersionstemperatur in Schritt (C) im Bereich von 50 °C bis 80 °C.
Bei der Reduktionsreaktion von Schritt (B) und der Dispersion von Schritt (C), wenn die wässrige Umgebung hauptsächlich organische Reduktionsmittel und organische Dispersionsmittel enthält und nicht zu viele anorganische Kationen enthält, erhalten die resultierenden kolloidalen Selen-Nanopartikel eine gute Stabilität.
Zusätzlich werden die kolloidalen Selen-Nanopartikel die Interferenz von Anionen wie Cl^- vermeiden und dadurch die Stabilität der resultierenden kolloidalen Selen-Nanopartikel verbessern, da die Gase, die bei der Reduktionsreaktion entstehen, in Schritt (B) aus dem Reaktionsgefäß herausgeleitet werden.
Nach der vorliegenden Offenbarung kann bei der Absorptionsspektroskopie des ultraviolett-sichtbaren Bereiches (UV-Vis) die Wellenlänge der maximalen Absorption (λ_max) durch die Art des Dispergiermittels und die Partikelgrößen der Selen-Nanopartikel beeinflusst werden. In der Regel liegt die Amax der Selen-Nanopartikel im Bereich von 280 nm bis 295 nm. Da ein Absorptionswert bei λ_max nicht wesentlich durch das Dispergiermittel beeinflusst werden kann, kann der Absorptionswert die Konzentration der Selen-Nanopartikel widerspiegeln.
Nach der vorliegenden Offenbarung kann die Größe der kolloidalen Selen-Nanopartikel mittels Bildgebung durch Transmissionselektronenmikroskopie (TEM) charakterisiert werden. Die durchschnittliche Partikelgröße der Selen-Nanopartikel liegt im Bereich von 75 nm bis 120 nm.
Nach der vorliegenden Offenbarung weisen die kolloidalen Selen-Nanopartikel ein hohes Zetapotential auf, das ein Schlüsselindikator für die Stabilität der kolloidalen Dispersion ist. Vorzugsweise ist ein absoluter Wert des Zetapotenzials der kolloidalen Selen-Nanopartikel gleich oder größer als 30 mV.
Die kolloidalen Selen-Nanopartikel können in verschiedenen Bereichen wie Pflegeprodukten, Schnell-Screeningtests und antibakteriellen Produkten verwendet werden, jedoch ohne Einschränkung darauf.
In dieser Patentbeschreibung bedeutet der Begriff „Rückstand“ oder „Rückstände“ in Schritt (B) die zurückbleibende Lösung, die nicht verdampftes Wasser und einige wenige nicht umgesetzte Materialien (falls vorhanden) im gleichen Reaktionsgefäß enthält, wie der Selen-Vorläufer und das Reduktionsmittel.
Wo in dieser Patentbeschreibung ein Wertebereich angegeben ist, wird davon ausgegangen, dass jeder Zwischenwert zwischen der oberen und unteren Grenze dieses Bereichs und jeder andere angegebene oder dazwischenliegende Wert in diesem angegebenen Bereich von der Erfindung umfasst wird. Die Ober- und Untergrenzen dieser kleineren Bereiche können unabhängig voneinander in die kleineren Bereiche eingeschlossen werden und sind ebenfalls von der Erfindung umfasst, vorbehaltlich einer ausdrücklich ausgeschlossenen Grenze in dem angegebenen Bereich. Wenn der angegebene Bereich eine oder beide Grenzen einschließt, sind auch Bereiche, die eine oder beide dieser eingeschlossenen Grenzen ausschließen, von der Erfindung umfasst.
Weitere Aufgaben, Vorteile und neuartige Merkmale der Offenbarung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen deutlicher hervorgehen.
Figurenliste

1 ist ein schematisches Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln nach der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht;
2 ist das UV-Vis-Spektrum der kolloidalen Selen-Nanopartikel, erhalten in Beispiel 32;
3 ist das Zetapotential-Diagramm der kolloidalen Selen-Nanopartikel, erhalten in Beispiel 8;
4 ist das DLS-Größenverteilungsprofil der kolloidalen Selen-Nanopartikel, erhalten in Beispiel 43 der vorliegenden Offenbarung;
5 ist das TEM-Bild der kolloidalen Selen-Nanopartikel, erhalten in Beispiel 4;
6 ist das EDS-Spektrum der kolloidalen Selen-Nanopartikel, erhalten in Beispiel 35;
7 ist das TGA-Kurvendiagramm von SeCl₄ und der Zusammensetzung, die in Schritt (B) von Beispiel 16 erhalten wurde;
8 ist das UV-Vis-Spektrum der roten klaren Lösung, die durch die Scaling-up-Herstellung vom Praktischem Beispiel 1 hergestellt wurde;
9 ist das DLS-Größenverteilungsprofil der roten klaren Lösung, die durch die Scaling-up-Herstellung vom Praktischem Beispiel 1 hergestellt wurde;
10 ist das Zetapotential-Diagramm der roten klaren Lösung, die durch die Scaling-up-Herstellung vom Praktischem Beispiel 1 hergestellt wurde;
11 ist das TEM-Bild der roten klaren Lösung, die durch die Scaling-up-Herstellung vom Praktischem Beispiel 1 hergestellt wurde; und
12 ist ein schematisches Diagramm, das das immunchromatographische Teststück aus dem Praktischen Beispiel 2 veranschaulicht.

Im Folgenden kann ein Fachmann die Vorteile und Auswirkungen der vorliegenden Offenbarung anhand der folgenden Beispiele leicht erkennen. Die Beispiele 1 bis 41 dienen lediglich zur Veranschaulichung, aber fallen nicht in den Schutzumfang der beigefügten Ansprüche. Ferner ist zu verstehen, dass es sich bei den hier vorgeschlagenen Beschreibungen der verbleibenden Beispiele 42 bis 47 nur um bevorzugte Beispiele zum Zweck der Veranschaulichung handelt, wobei jedoch nicht beabsichtigt wird, dass diese Beispiele den Schutzumfang der vorliegenden Anmeldung einschränken.
Verfahren zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln Alle Reagenzien entsprachen der Reagenzienqualität und wurden ohne weitere Aufreinigung wie von Acros Organics bezogen verwendet. Das Wasser war destilliertes oder deionisiertes Wasser. Jedes Beispiel wurde nach dem in 1 gezeigten Verfahren durchgeführt.
Instrumente:

1. Induktiv gekoppelte Plasma-Atomemissionsspektroskopie (ICP-AES): Agilent 5100 hergestellt von Agilent Technologies;
2. Ultraviolett-Vis-Spektrophotometer (UV-Vis): Cary60 hergestellt von Agilent Technologies;
3. Zetapotential- und Partikelgrößenanalysator: ELSZ-2000ZS hergestellt von Otsuka Tech Electronics Co., Ltd;
4. Feldemissions-Transmissionselektronenmikroskop (FE-TEM): Tecnai G2 F20 S-TWIN hergestellt von der FEI Company;
5. Thermogravimetrischer Analysator (TGA): TGA/DSC1 Star System hergestellt von Mettler Toledo.

Vergleichsbeispiel 1: Hydrothermale Synthese
Zunächst wurden Na₂SeO₃ (8,65 g, 50 mmol) und Glucose (18 g, 100 mmol) sowie 100 mL Wasser in einen 250 mL Flachbodenkolben gegeben und homogen zu einem Reaktionsgemisch gerührt. Dann wurde der Flachbodenkolben in einem Autoklaven bei einem Druck von 1,17×10⁵ Pa angeordnet und für 15 Minuten auf 115 °C erwärmt, so dass das Na₂SeO₃ eine Reduktionsreaktion unter Herstellung von Selen-Nanopartikeln durchlief und die Farbe der resultierenden Lösung von farblos nach rot wechselte.
Vergleichsbeispiel 2: Reduktion unter einem geschlossenen Rückflusssystem
Zunächst wurden H₂SeO₃ (6,45 g, 50 mmol) und Glucose (18 g, 100 mmol) sowie 100 mL Wasser in einen 250 mL Flachbodenkolben gegeben und homogen zu einem Reaktionsgemisch gerührt. Anschließend wurde der Flachbodenkolben an ein Kondensatorrohr angeschlossen, das als geschlossenes Rückflusssystem eingestellt wurde. Während der Flachbodenkolben für 30 Minuten auf 115 °C erwärmt wurde, um eine Reduktionsreaktion durchzuführen, wurde der Kondensator kontinuierlich mit 4 °C warmem Wasser gespeist. Nach Abschluss der Reduktionsreaktion wurden in der resultierenden Lösung Selen-Nanopartikel erzeugt und die Farbe der resultierenden Lösung änderte sich von farblos zu rot.
Beispiel 1
In Schritt (A) wurden Selendioxid (SeO₂) und Wasser verwendet, um 0,65 mL 0,1 M H₂SeO_3(aq) (0,065 mmol) herzustellen. Zusätzlich wurden 234 mg Glucose (1,3 mmol) und 62,4 mg Zitronensäure (0,32 mmol) zur Verwendung entnommen.
In Schritt (B) wurden die oben erwähnte H₂SeO_3(aq), Glucose und Zitronensäure in einen 100-mL-Zweihals-Flachbodenkolben gegeben, um eine Gemischlösung zu bilden. Anschließend wurde der Flachbodenkolben auf einer Heizplatte angeordnet und für 8 Minuten bei 150 °C erwärmt, um eine Reduktionsreaktion durchzuführen. Die Reduktionsreaktion lieferte eine Zusammensetzung, enthaltend Selen-Nanopartikel, Rückstände und Wasserdampf; und die Menge der Rückstände betrug weniger als 15 Volumen-% der oben erwähnten Gemischlösung. Während der Reduktionsreaktion wurde der daraus entstehende Wasserdampf durch die am Flachbodenkolben angebrachte Rückgewinnungsöffnung nach außen geleitet und zur Sammlung mit 10 mL Wasser in einem Erlenmeyerkolben aufgefangen.
In Schritt (C) wurden 50 mL Wasser als Medium in den Flachbodenkolben gegeben, um die Selen-Nanopartikel im Flachbodenkolben zu dispergieren, und die genannte Lösung wurde für 10 Minuten bei 65 °C erwärmt, um kolloidale Selen-Nanopartikel zu erhalten.
Beispiel 2
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 2 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 1 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 2 234 mg Glucose und 124,8 mg Zitronensäure (0,65 mmol) als Reduktionsmittel von Schritt (A) verwendet wurden und die Erwärmung bei 150 °C für 7,5 Minuten in Schritt (B) erfolgte.
Beispiel 3
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 3 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 1 verwendeten Verfahren ähnlich. Der Unterschied zwischen den Verfahren bestand darin, dass im Beispiel 3 234 mg Glucose und 100 mg PVP (Mw: 3.500) als Reduktionsmittel von Schritt (A) verwendet wurden.
Beispiel 4
In Schritt (A) wurden SeO₂ und Wasser verwendet, um 0,65 mL von 0,1 M H₂SeO_3(aq) (0,065 mmol) herzustellen. Zusätzlich wurden 58 mg Glucose (0,32 mmol) zur Verwendung entnommen.
In Schritt (B) wurden die oben erwähnte H₂SeO_3(aq) und Glucose in einen 100-mL-Zweihals-Flachbodenkolben gegeben, um eine Gemischlösung zu bilden. Anschließend wurde der Flachbodenkolben auf einer Heizplatte angeordnet und für 9 Minuten bei 150 °C erwärmt, um eine Reduktionsreaktion durchzuführen. Die Reduktionsreaktion lieferte eine Zusammensetzung, enthaltend Selen-Nanopartikel, Rückstände und Wasserdampf; und die Menge der Rückstände betrug weniger als 15 Volumen-% der oben erwähnten Gemischlösung. Während der Reduktionsreaktion wurde der daraus entstehende Wasserdampf durch die am Flachbodenkolben angebrachte Rückgewinnungsöffnung nach außen geleitet und zur Sammlung mit 10 mL Wasser in einem Erlenmeyerkolben aufgefangen.
In Schritt (C) wurden 50 mL einer wässrigen Lösung enthaltend Oleylamin (50 mg, 0,19 mmol) als Medium in den Flachbodenkolben gegeben, um die Selen-Nanopartikel im Flachbodenkolben zu dispergieren, und die genannte Lösung wurde für 10 Minuten bei 65 °C erwärmt, um kolloidale Selen-Nanopartikel zu erhalten.
Beispiel 5
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 5 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 4 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 5 234 mg Glucose (1,30 mmol) als Reduktionsmittel von Schritt (A) verwendet wurden, die Erwärmung bei 150 °C für 8 Minuten in Schritt (B) erfolgte, und das Medium von Schritt (C) 50 mL einer wässrigen Lösung enthaltend Milchsäure (400 mg, 4,44 mmol) war.
Beispiel 6
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 6 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 4 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 6 234 mg Glucose (1,30 mmol) als Reduktionsmittel von Schritt (A) verwendet wurden und das Medium von Schritt (C) 50 mL einer wässrigen Lösung enthaltend 40 mg Chitosan und 1200 mg Zitronensäure (6,25 mmol) war. Dabei betrug das Mw von Chitosan von 10.000 bis 13.000.
Beispiel 7
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 7 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 6 verwendeten Verfahren ähnlich. Der Unterschied zwischen den Verfahren bestand darin, dass im Beispiel 7 das Medium von Schritt (C) 50 mL einer wässrigen Lösung enthaltend 50 mg Poly(ethylenglykol) war. Dabei betrug das Mw von Poly(ethylenglykol) 10.000.
Beispiel 8
In Schritt (A) wurde SeCl₄ in Wasser gelöst, um 0,65 mL einer 0,1 M wässrigen Lösung herzustellen, die einen Selen-Vorläufer (0,065 mmol) enthielt. Zusätzlich wurden 234 mg Glucose (1,30 mmol) zur Verwendung entnommen.
In Schritt (B) wurden die oben erwähnte wässrige Lösung, die den Selen-Vorläufer enthielt, und die Glucose in einen 100-mL-Zweihals-Flachbodenkolben gegeben, um eine Gemischlösung zu bilden. Anschließend wurde der Flachbodenkolben auf einer Heizplatte angeordnet und für 9 Minuten bei 150 °C erwärmt, um eine Reduktionsreaktion durchzuführen. Die Reduktionsreaktion lieferte eine Zusammensetzung, enthaltend Selen-Nanopartikel, Rückstände und gasförmige HCl; und die Menge der Rückstände betrug weniger als 15 Volumen-% der oben erwähnten Gemischlösung. Während der Reduktionsreaktion wurde die daraus entstehende gasförmige HCl durch die am Flachbodenkolben angebrachte Rückgewinnungsöffnung nach außen geleitet und zur Sammlung mit 10 mL Wasser in einem Erlenmeyerkolben aufgefangen.
In Schritt (C) wurden 50 mL einer wässrigen Lösung enthaltend PVP als Medium in den Flachbodenkolben gegeben, um die Selen-Nanopartikel im Flachbodenkolben zu dispergieren, und die genannte Lösung wurde für 10 Minuten bei 65 °C erwärmt, um kolloidale Selen-Nanopartikel zu erhalten. Dabei betrug das Gewicht von PVP 50 mg und das Mw von PVP betrug 3.500.
Beispiel 9
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 9 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 8 verwendeten Verfahren ähnlich. Der Unterschied zwischen den Verfahren bestand darin, dass im Beispiel 9 das Medium von Schritt (C) 50 mL einer wässrigen Lösung enthaltend 50 mg Zitronensäure (0,26 mmol) war.
Beispiel 10
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 10 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 8 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 10 351 mg Glucose (1,95 mmol) als Reduktionsmittel von Schritt (A) verwendet wurden, die Erwärmung bei 150 °C für 6,3 Minuten in Schritt (B) erfolgte, und das Medium von Schritt (C) 50 mL Wasser war.
Beispiel 11
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 11 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 8 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 11 die Erwärmung bei 150 °C für 11,3 Minuten in Schritt (B) erfolgte und das Medium von Schritt (C) 50 mL einer wässrigen Lösung enthaltend 100 mg Glycerin (1,09 mmol) war.
Beispiel 12
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 12 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 8 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 12 234 mg Glucose und 50 mg PVP mit einem Mw von 3.500 als Reduktionsmittel von Schritt (A) verwendet wurden und das Medium von Schritt (C) 50 mL Wasser war.
Beispiel 13
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 13 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 4 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 13 234 mg Glucose (1,30 mmol) als Reduktionsmittel von Schritt (A) verwendet wurden, die Erwärmung bei 150 °C für 10,2 Minuten in Schritt (B) erfolgte, und das Medium von Schritt (C) 50 mL einer wässrigen Lösung enthaltend 50 mg Ascorbinsäure (0,28 mmol) war.
Beispiel 14
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 14 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 4 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 14 250 mg Zitronensäure (1,30 mmol) als Reduktionsmittel von Schritt (A) verwendet wurden, die Erwärmung bei 150 °C für 13,3 Minuten in Schritt (B) erfolgte, und das Medium von Schritt (C) 50 mL einer wässrigen Lösung enthaltend 100 mg Asparagin (0,76 mmol) war.
Beispiel 15
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 15 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 1 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 15 499 mg Zitronensäure (2,60 mmol) als Reduktionsmittel von Schritt (A) verwendet wurden, und die Erwärmung bei 150 °C für 15 Minuten in Schritt (B) erfolgte.
Beispiel 16
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 16 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 8 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 16 117 mg Glucose als Reduktionsmittel von Schritt (A) verwendet wurden, die Erwärmung bei 130 °C für 12,5 Minuten in Schritt (B) erfolgte, und das Medium von Schritt (C) 50 mL einer wässrigen Lösung enthaltend 100 mg Lysin (0,68 mmol) war.
Beispiel 17
In Schritt (A) wurde Na₂SeO₃ in Wasser gelöst, um 0,65 mL einer 0,1 M wässrigen Lösung herzustellen, die einen Selen-Vorläufer (0,065 mmol) enthielt. Zusätzlich wurden 117 mg Glucose (0,65 mmol) zur Verwendung entnommen.
In Schritt (B) wurden die oben erwähnte wässrige Lösung, die den Selen-Vorläufer enthielt, und die Glucose in einen 100-mL-Zweihals-Flachbodenkolben gegeben, um eine Gemischlösung zu bilden. Anschließend wurde der Flachbodenkolben auf einer Heizplatte angeordnet und für 8,5 Minuten bei 150 °C erwärmt, um eine Reduktionsreaktion durchzuführen. Die Reduktionsreaktion lieferte eine Zusammensetzung, enthaltend Selen-Nanopartikel, Rückstände und Wasserdampf; und die Menge der Rückstände betrug weniger als 15 Volumen-% der oben erwähnten Gemischlösung. Während der Reduktionsreaktion wurde der daraus entstehende Wasserdampf durch die am Flachbodenkolben angebrachte Rückgewinnungsöffnung nach außen geleitet und zur Sammlung mit 10 mL Wasser in einem Erlenmeyerkolben aufgefangen.
In Schritt (C) wurden 50 mL einer wässrigen Lösung enthaltend Polyarginin als Medium in den Flachbodenkolben gegeben, um die Selen-Nanopartikel im Flachbodenkolben zu dispergieren, und die genannte Lösung wurde für 10 Minuten bei 65 °C erwärmt, um kolloidale Selen-Nanopartikel zu erhalten. Dabei betrug das Gewicht von Polyarginin 50 mg und das Mw von Polyarginin betrug 7.500.
Beispiel 18
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 18 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 17 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 18 234 mg Glucose (1,30 mmol) und 62,4 mg Zitronensäure (0,32 mmol) als Reduktionsmittel von Schritt (A) verwendet wurden, die Erwärmung bei 150 °C für 8 Minuten in Schritt (B) erfolgte und das Medium von Schritt (C) 50 mL Wasser war.
Beispiel 19
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 19 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 18 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 19 234 mg Glucose (1,30 mmol) und 124,8 mg Zitronensäure (0,65 mmol) als Reduktionsmittel von Schritt (A) verwendet wurden, und die Erwärmung bei 150 °C für 7,5 Minuten in Schritt (B) erfolgte.
Beispiel 20
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 20 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 8 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 20 234 mg Glucose (1,30 mmol) und 100 mg PVP mit einem Mw von 3.500 als Reduktionsmittel von Schritt (A) verwendet wurden, die Erwärmung bei 150 °C für 8 Minuten in Schritt (B) erfolgte, und das Medium von Schritt (C) 50 mL Wasser war.
Beispiel 21
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 21 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 8 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 21 die Erwärmung bei 130 °C für 11,5 Minuten in Schritt (B) erfolgte und das Medium von Schritt (C) 50 mL einer wässrigen Lösung enthaltend NaOH (40 mg, 1,0 mmol) war.
Beispiel 22
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 22 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 8 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 22 234 mg Glycerin (2,54 mmol) als Reduktionsmittel von Schritt (A) verwendet wurden, die Erwärmung bei 150 °C für 11,3 Minuten in Schritt (B) erfolgte, und das Medium von Schritt (C) 50 mL Wasser war.
Beispiel 23
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 23 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 8 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 23 117 mg Glucose (0,65 mmol) als Reduktionsmittel von Schritt (A) verwendet wurden, die Erwärmung bei 150 °C für 10,2 Minuten in Schritt (B) erfolgte, und das Medium von Schritt (C) 50 mL einer wässrigen Lösung enthaltend Maltose (50 mg, 0,146 mmol) war.
Beispiel 24
In Schritt (A) wurden SeO₂ und Wasser verwendet, um 3,25 mL von 0,1 M H₂SeO_3(aq) (0,325 mmol) herzustellen. Zusätzlich wurden 295 mg Glucose (1,64 mmol) zur Verwendung entnommen.
In Schritt (B) wurden die oben erwähnte H₂SeO_3(aq) und Glucose in einen 100-mL-Zweihals-Flachbodenkolben gegeben, um eine Gemischlösung zu bilden. Anschließend wurde der Flachbodenkolben auf einer Heizplatte angeordnet und für 26,1 Minuten bei 150 °C erwärmt, um eine Reduktionsreaktion durchzuführen. Die Reduktionsreaktion lieferte eine Zusammensetzung, enthaltend Selen-Nanopartikel, Rückstände und Wasserdampf; und die Menge der Rückstände betrug weniger als 15 Volumen-% der oben erwähnten Gemischlösung. Während der Reduktionsreaktion wurde der daraus entstehende Wasserdampf durch die am Flachbodenkolben angebrachte Rückgewinnungsöffnung nach außen geleitet und zur Sammlung mit 10 mL Wasser in einem Erlenmeyerkolben aufgefangen.
In Schritt (C) wurden 50 mL einer wässrigen Lösung enthaltend Glucose (295 mg, 1,64 mmol) als Medium in den Flachbodenkolben gegeben, um die Selen-Nanopartikel im Flachbodenkolben zu dispergieren, und die genannte Lösung wurde für 10 Minuten bei 70 °C erwärmt, um kolloidale Selen-Nanopartikel zu erhalten.
Beispiel 25
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 25 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 24 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 25 die Erwärmung bei 150 °C für 24,6 Minuten in Schritt (B) erfolgte und das Medium von Schritt (C) 50 mL einer wässrigen Lösung enthaltend Maltose (117 mg, 0,34 mmol) war.
Beispiel 26
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 26 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 24 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 26 die Erwärmung bei 150 °C für 28,4 Minuten in Schritt (B) erfolgte und das Medium von Schritt (C) 50 mL einer wässrigen Lösung enthaltend Gerbsäure (117 mg, 0,069 mmol) war.
Beispiel 27
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 27 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 8 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 27 die Erwärmung bei 150 °C für 10 Minuten in Schritt (B) erfolgte und das Medium von Schritt (C) 50 mL einer wässrigen Lösung enthaltend 40 mg Polyvinylalkohol mit einem Mw von 41.000 war.
Beispiel 28
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 28 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 8 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 28 die Erwärmung bei 150 °C für 9,8 Minuten in Schritt (B) erfolgte und das Medium von Schritt (C) 50 mL einer wässrigen Lösung enthaltend 30 mg PVP und 30 mg Polyvinylalkohol war. Dabei wiesen PVP ein Mw von 8.000 und Polyvinylalkohol ein Mw von 41.000 auf.
Beispiel 29
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 29 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 8 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 29 die Erwärmung bei 150 °C für 10,1 Minuten in Schritt (B) erfolgte und das Medium von Schritt (C) 50 mL einer wässrigen Lösung enthaltend 160 mg Ascorbinsäure (0,896 mmol) war.
Beispiel 30
In Schritt (A) wurden 0,65 mL von 0,1 M Selensäure (H₂SeO₄, 0,065 mmol) hergestellt. Zusätzlich wurden 499 mg Zitronensäure (2,60 mmol) und 50 mg PVP mit Mw von 3.500 zur Verwendung entnommen.
In Schritt (B) wurden die oben erwähnte H₂SeO_4(aq), Zitronensäure und PVP in einen 100-mL-Zweihals-Flachbodenkolben gegeben, um eine Gemischlösung zu bilden. Anschließend wurde der Flachbodenkolben auf einer Heizplatte angeordnet und für 11,8 Minuten bei 150 °C erwärmt, um eine Reduktionsreaktion durchzuführen. Die Reduktionsreaktion lieferte eine Zusammensetzung, enthaltend Selen-Nanopartikel, Rückstände und Wasserdampf; und die Menge der Rückstände betrug weniger als 15 Volumen-% der oben erwähnten Gemischlösung. Während der Reduktionsreaktion wurde der daraus entstehende Wasserdampf durch die am Flachbodenkolben angebrachte Rückgewinnungsöffnung nach außen geleitet und zur Sammlung mit 10 mL Wasser in einem Erlenmeyerkolben aufgefangen.
In Schritt (C) wurden 50 mL Wasser als Medium in den Flachbodenkolben gegeben, um die Selen-Nanopartikel im Flachbodenkolben zu dispergieren, und die genannte Lösung wurde für 10 Minuten bei 70 °C erwärmt, um kolloidale Selen-Nanopartikel zu erhalten.
Beispiel 31
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 31 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 30 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 31 499 mg Zitronensäure (2,60 mmol) und 100 mg PVP mit einem Mw von 3.500 als Reduktionsmittel von Schritt (A) verwendet wurden und die Erwärmung bei 150 °C für 11,4 Minuten in Schritt (B) erfolgte.
Beispiel 32
In Schritt (A) wurde Na₂SeO₄ in Wasser gelöst, um 0,65 mL einer 0,1 M wässrigen Lösung herzustellen, die einen Selen-Vorläufer (0,065 mmol) enthielt. Zusätzlich wurden 250 mg Zitronensäure (1,3 mmol) und 50 mg PVP mit Mw von 3.500 zur Verwendung entnommen.
In Schritt (B) wurden die oben erwähnte wässrige Lösung, die den Selen-Vorläufer enthielt, die Zitronensäure und das PVP in einen 100-mL-Zweihals-Flachbodenkolben gegeben, um eine Gemischlösung zu bilden. Anschließend wurde der Flachbodenkolben auf einer Heizplatte angeordnet und für 13 Minuten bei 150 °C erwärmt, um eine Reduktionsreaktion durchzuführen. Die Reduktionsreaktion lieferte eine Zusammensetzung, enthaltend Selen-Nanopartikel, Rückstände und Wasserdampf; und die Menge der Rückstände betrug weniger als 15 Volumen-% der oben erwähnten Gemischlösung. Während der Reduktionsreaktion wurde der daraus entstehende Wasserdampf durch die am Flachbodenkolben angebrachte Rückgewinnungsöffnung nach außen geleitet und zur Sammlung mit 10 mL Wasser in einem Erlenmeyerkolben aufgefangen.
In Schritt (C) wurden 50 mL Wasser als Medium in den Flachbodenkolben gegeben, um die Selen-Nanopartikel im Flachbodenkolben zu dispergieren, und die genannte Lösung wurde für 10 Minuten bei 70 °C erwärmt, um kolloidale Selen-Nanopartikel zu erhalten.
Beispiel 33
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 33 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 32 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 33 250 mg Zitronensäure (1,3 mmol) und 100 mg PVP mit einem Mw von 3.500 als Reduktionsmittel von Schritt (A) verwendet wurden und die Erwärmung bei 150 °C für 13,1 Minuten in Schritt (B) erfolgte.
Beispiel 34
In Schritt (A) wurden 0,0975 mmol SeCl₄ in Wasser gelöst, um 0,975 mL einer 0,1 M wässrigen Lösung herzustellen, die einen Selen-Vorläufer enthielt. Zusätzlich wurden 380 mg Zitronensäure (1,97 mmol) zur Verwendung entnommen.
In Schritt (B) wurden die oben erwähnte wässrige Lösung, die den Selen-Vorläufer enthielt, und die Zitronensäure in einen 100-mL-Zweihals-Flachbodenkolben gegeben, um eine Gemischlösung zu bilden. Anschließend wurde der Flachbodenkolben auf einer Heizplatte angeordnet und für 18,1 Minuten bei 150 °C erwärmt, um eine Reduktionsreaktion durchzuführen. Die Reduktionsreaktion lieferte eine Zusammensetzung, enthaltend Selen-Nanopartikel, Rückstände und gasförmige HCl; und die Menge der Rückstände betrug weniger als 15 Volumen-% der oben erwähnten Gemischlösung. Während der Reduktionsreaktion wurde die daraus entstehende gasförmige HCl durch die am Flachbodenkolben angebrachte Rückgewinnungsöffnung nach außen geleitet und zur Sammlung mit 10 mL Wasser in einem Erlenmeyerkolben aufgefangen.
In Schritt (C) wurden 50 mL einer wässrigen Lösung enthaltend 100 mg Glutaminsäure (0,68 mmol) als Medium in den Flachbodenkolben gegeben, um die Selen-Nanopartikel im Flachbodenkolben zu dispergieren, und die genannte Lösung wurde für 10 Minuten bei 70 °C erwärmt, um kolloidale Selen-Nanopartikel zu erhalten.
Beispiel 35
In Schritt (A) wurden 0,325 mmol SeCl₄ in Wasser gelöst, um 3,25 mL einer 0,1 M wässrigen Lösung herzustellen, die einen Selen-Vorläufer enthielt. Zusätzlich wurden 500 mg Zitronensäure (2,60 mmol) zur Verwendung entnommen.
In Schritt (B) wurden die oben erwähnte wässrige Lösung, die den Selen-Vorläufer enthielt, und die Zitronensäure in einen 100-mL-Zweihals-Flachbodenkolben gegeben, um eine Gemischlösung zu bilden. Anschließend wurde der Flachbodenkolben auf einer Heizplatte angeordnet und für 31,5 Minuten bei 150 °C erwärmt, um eine Reduktionsreaktion durchzuführen. Die Reduktionsreaktion lieferte eine Zusammensetzung, enthaltend Selen-Nanopartikel, Rückstände und gasförmige HCl; und die Menge der Rückstände betrug weniger als 15 Volumen-% der oben erwähnten Gemischlösung. Während der Reduktionsreaktion wurde die daraus entstehende gasförmige HCl durch die am Flachbodenkolben angebrachte Rückgewinnungsöffnung nach außen geleitet und zur Sammlung mit 10 mL Wasser in einem Erlenmeyerkolben aufgefangen.
In Schritt (C) wurden 50 mL Wasser als Medium in den Flachbodenkolben gegeben, um die Selen-Nanopartikel im Flachbodenkolben zu dispergieren, und die genannte Lösung wurde für 30 Minuten bei 70 °C erwärmt, um kolloidale Selen-Nanopartikel zu erhalten.
Beispiel 36
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 36 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 1 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 36 234 mg Glucose und 100 mg Poly(ethylenglykol) mit einem Mw von 10.000 als Reduktionsmittel von Schritt (A) verwendet wurden, die Erwärmung bei 150 °C für 9,8 Minuten in Schritt (B) erfolgte und die Erwärmung bei 70 °C für 10 Minuten in Schritt (C) erfolgte.
Beispiel 37
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 37 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 36 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 37 234 mg Glucose (1,30 mmol) und 200 mg Poly(ethylenglykol) mit einem Mw von 10.000 als Reduktionsmittel von Schritt (A) verwendet wurden, und die Erwärmung bei 150 °C für 10 Minuten in Schritt (B) erfolgte.
Beispiel 38
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 38 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 36 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 38 234 mg Glucose (1,30 mmol) und 300 mg Poly(ethylenglykol) mit einem Mw von 10.000 als Reduktionsmittel von Schritt (A) verwendet wurden, und die Erwärmung bei 150 °C für 9,4 Minuten in Schritt (B) erfolgte.
Beispiel 39
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 39 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 8 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 39 die Erwärmung bei 150 °C für 11 Minuten in Schritt (B) erfolgte und das Medium von Schritt (C) 50 mL einer wässrigen Lösung enthaltend 130 mg Maltit (0,378 mmol) war und die Erwärmung bei 70 °C für 10 Minuten in Schritt (C) erfolgte.
Beispiel 40
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 40 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 39 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 40 die Erwärmung bei 150 °C für 10,7 Minuten in Schritt (B) erfolgte und das Medium von Schritt (C) 50 mL einer wässrigen Lösung enthaltend 117 mg Apfelsäure (0,873 mmol) war.
Beispiel 41
Das zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln verwendete Verfahren aus Beispiel 41 war dem zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln aus Beispiel 39 verwendeten Verfahren ähnlich. Die Unterschiede zwischen den Verfahren bestanden darin, dass im Beispiel 41 die Erwärmung bei 150 °C für 13,5 Minuten in Schritt (B) erfolgte und das Medium von Schritt (C) 50 mL Wasser war.
Beispiel 42
In Schritt (a1) wurden 10 mg Selenpulver (0,126 mmol) und 1 mL konzentrierte HCl_(aq) in einen 10 mL-Zweihals-Flachbodenkolben gegeben, wobei das Selenpulver eine durchschnittliche Partikelgröße von 75 µm aufwies und die konzentrierte HCl 36 Gew.-% betrug. Anschließend wurde 1 mL einer wässrigen Lösung enthaltend 70 mg NaClO₂ (0,77 mmol) in den Flachbodenkolben gegeben, und dann wurde die resultierende Lösung für 20 Minuten bei 40 °C gerührt, bis das Selenpulver vollständig aufgelöst war, um eine wässrige Lösung herzustellen, die einen Selen-Vorläufer enthielt. In Schritt (a2) wurden 351 mg Glucose (1,95 mmol) zur Verwendung entnommen.
In Schritt (B) wurde die oben erwähnte Glucose in den Flachbodenkolben gegeben und mit der wässrigen Lösung gemischt, die den Selen-Vorläufer enthielt, um eine Gemischlösung zu bilden. Anschließend wurde der Flachbodenkolben auf einer Heizplatte angeordnet und für 35 Minuten bei 150 °C erwärmt, um eine Reduktionsreaktion durchzuführen. Die Reduktionsreaktion lieferte eine Zusammensetzung, enthaltend Selen-Nanopartikel, Rückstände und gasförmige HCl; und die Menge der Rückstände betrug weniger als 15 Volumen-% der oben erwähnten Gemischlösung. Während der Reduktionsreaktion wurde die daraus entstehende gasförmige HCl durch die am Flachbodenkolben angebrachte Rückgewinnungsöffnung nach außen geleitet und zur Sammlung mit 10 mL Wasser in einem Erlenmeyerkolben aufgefangen.
In Schritt (C) wurden 50 mL Wasser als Medium in den Flachbodenkolben gegeben, um die Selen-Nanopartikel im Flachbodenkolben zu dispergieren, und die genannte Lösung wurde für 10 Minuten bei 70 °C erwärmt, um kolloidale Selen-Nanopartikel zu erhalten.
Beispiel 43
In Schritt (a1) wurden 20 mg Selenpulver (0,252 mmol) und 1 mL konzentrierte HCl_(aq) in einen 10 mL-Zweihals-Flachbodenkolben gegeben, wobei das Selenpulver eine durchschnittliche Partikelgröße von 75 µm aufwies und die konzentrierte HCl 36 Gew.-% betrug. Anschließend wurde 1 mL einer wässrigen Lösung enthaltend Oxidationsmittel in den Flachbodenkolben gegeben, und dann wurde die resultierende Lösung für 20 Minuten bei 40 °C gerührt, bis das Selenpulver vollständig aufgelöst war, um eine wässrige Lösung herzustellen, die einen Selen-Vorläufer enthielt. Die Oxidationsmittel waren 20 mg NaClO₂ (0,22 mmol) und 60 mg NaClO₃ (0,57 mmol). In Schritt (a2) wurden 702 mg Glucose (3,90 mmol) zur Verwendung entnommen.
In Schritt (B) wurde die oben erwähnte Glucose in den Flachbodenkolben gegeben und mit der wässrigen Lösung gemischt, die den Selen-Vorläufer enthielt, um eine Gemischlösung zu bilden. Anschließend wurde der Flachbodenkolben auf einer Heizplatte angeordnet und für 42 Minuten bei 150 °C erwärmt, um eine Reduktionsreaktion durchzuführen. Die Reduktionsreaktion lieferte eine Zusammensetzung, enthaltend Selen-Nanopartikel, Rückstände und gasförmige HCl; und die Menge der Rückstände betrug weniger als 15 Volumen-% der oben erwähnten Gemischlösung. Während der Reduktionsreaktion wurde die daraus entstehende gasförmige HCl durch die am Flachbodenkolben angebrachte Rückgewinnungsöffnung nach außen geleitet und zur Sammlung mit 10 mL Wasser in einem Erlenmeyerkolben aufgefangen.
In Schritt (C) wurden 50 mL einer wässrigen Lösung enthaltend 50 mg Zitronensäure (0,26 mmol) als Medium in den Flachbodenkolben gegeben, um die Selen-Nanopartikel im Flachbodenkolben zu dispergieren, und die genannte Lösung wurde für 10 Minuten bei 70 °C erwärmt, um ein Rohprodukt zu erhalten; dann wurde der pH-Wert des Rohprodukts mit 0,5 mL 0,56 M NaOH_(aq) (0,28 mmol) auf 12 eingestellt, um kolloidale Selen-Nanopartikel zu erhalten.
Beispiel 44
In Schritt (a1) wurden 20 mg Selenpulver (0,252 mmol) und 1 mL konzentrierte HCl_(aq) in einen 10 mL-Zweihals-Flachbodenkolben gegeben, wobei das Selenpulver eine durchschnittliche Partikelgröße von 75 µm aufwies und die konzentrierte HCl 36 Gew.-% betrug. Anschließend wurde 1 mL einer wässrigen Lösung enthaltend Oxidationsmittel in den Flachbodenkolben gegeben, und dann wurde die resultierende Lösung für 20 Minuten bei 40 °C gerührt, bis das Selenpulver vollständig aufgelöst war, um eine wässrige Lösung herzustellen, die einen Selen-Vorläufer enthielt. Die Oxidationsmittel waren 70 mg KClO₃ (0,57 mmol) und 20 mg KClO₄ (0,14 mmol). In Schritt (a2) wurden 702 mg Zitronensäure (3,66 mmol) zur Verwendung entnommen.
In Schritt (B) wurde die oben erwähnte Zitronensäure in den Flachbodenkolben gegeben und mit der wässrigen Lösung gemischt, die den Selen-Vorläufer enthielt, um eine Gemischlösung zu bilden. Anschließend wurde der Flachbodenkolben auf einer Heizplatte angeordnet und für 42 Minuten bei 150 °C erwärmt, um eine Reduktionsreaktion durchzuführen. Die Reduktionsreaktion lieferte eine Zusammensetzung, enthaltend Selen-Nanopartikel, Rückstände und gasförmige HCl; und die Menge der Rückstände betrug weniger als 15 Volumen-% der oben erwähnten Gemischlösung. Während der Reduktionsreaktion wurde die daraus entstehende gasförmige HCl durch die am Flachbodenkolben angebrachte Rückgewinnungsöffnung nach außen geleitet und zur Sammlung mit 10 mL Wasser in einem Erlenmeyerkolben aufgefangen.
In Schritt (C) wurden 50 mL Wasser als Medium in den Flachbodenkolben gegeben, um die Selen-Nanopartikel im Flachbodenkolben zu dispergieren, und die genannte Lösung wurde für 10 Minuten bei 70 °C erwärmt, um ein Rohprodukt zu erhalten; dann wurde der pH-Wert des Rohprodukts mit 0,5 mL 0,56 M NaOH_(aq) auf 12 eingestellt, um kolloidale Selen-Nanopartikel zu erhalten.
Beispiel 45
In Schritt (a1) wurden 10 mg Selenpulver (0,126 mmol) und 1 mL konzentrierte HCl_(aq) in einen 10 mL-Zweihals-Flachbodenkolben gegeben, wobei das Selenpulver eine durchschnittliche Partikelgröße von 75 µm aufwies und die konzentrierte HCl 36 Gew.-% betrug. Anschließend wurde 1 mL einer wässrigen Lösung enthaltend Oxidationsmittel in den Flachbodenkolben gegeben, und dann wurde die resultierende Lösung für 20 Minuten bei 40 °C gerührt, bis das Selenpulver vollständig aufgelöst war, um eine wässrige Lösung herzustellen, die einen Selen-Vorläufer enthielt. Die Oxidationsmittel waren 20 mg NaClO₂ (0,22 mmol) und 60 mg NaClO₃ (0,57 mmol). In Schritt (a2) wurden 500 mg Zitronensäure (2,60 mmol) zur Verwendung entnommen.
In Schritt (B) wurde die oben erwähnte Zitronensäure in den Flachbodenkolben gegeben und mit der wässrigen Lösung gemischt, die den Selen-Vorläufer enthielt, um eine Gemischlösung zu bilden. Anschließend wurde der Flachbodenkolben auf einer Heizplatte angeordnet und für 42 Minuten bei 150 °C erwärmt, um eine Reduktionsreaktion durchzuführen. Die Reduktionsreaktion lieferte eine Zusammensetzung, enthaltend Selen-Nanopartikel, Rückstände und gasförmige HCl; und die Menge der Rückstände betrug weniger als 15 Volumen-% der oben erwähnten Gemischlösung. Während der Reduktionsreaktion wurde die daraus entstehende gasförmige HCl durch die am Flachbodenkolben angebrachte Rückgewinnungsöffnung nach außen geleitet und zur Sammlung mit 10 mL Wasser in einem Erlenmeyerkolben aufgefangen.
In Schritt (C) wurden 50 mL einer wässrigen Lösung enthaltend 50 mg Zitronensäure (0,26 mmol) als Medium in den Flachbodenkolben gegeben, um die Selen-Nanopartikel im Flachbodenkolben zu dispergieren, und die genannte Lösung wurde für 10 Minuten bei 70 °C erwärmt, um kolloidale Selen-Nanopartikel zu erhalten.
Beispiel 46
In Schritt (a1) wurden 20 mg Selenpulver (0,252 mmol) und 1 mL konzentrierte HCl_(aq) in einen 10 mL-Zweihals-Flachbodenkolben gegeben, wobei das Selenpulver eine durchschnittliche Partikelgröße von 75 µm aufwies und die konzentrierte HCl 36 Gew.-% betrug. Anschließend wurde 1 mL einer wässrigen Lösung enthaltend Oxidationsmittel in den Flachbodenkolben gegeben, und dann wurde die resultierende Lösung für 20 Minuten bei 25 °C gerührt, bis das Selenpulver vollständig aufgelöst war, um eine wässrige Lösung herzustellen, die einen Selen-Vorläufer enthielt. Die Oxidationsmittel waren 70 mg KClO₃ (0,57 mmol) und 20 mg KClO₄ (0,14 mmol). In Schritt (a2) wurden 702 mg Glucose (3,90 mmol) zur Verwendung entnommen.
In Schritt (B) wurde die oben erwähnte Glucose in den Flachbodenkolben gegeben und mit der wässrigen Lösung gemischt, die den Selen-Vorläufer enthielt, um eine Gemischlösung zu bilden. Anschließend wurde der Flachbodenkolben auf einer Heizplatte angeordnet und für 42 Minuten bei 150 °C erwärmt, um eine Reduktionsreaktion durchzuführen. Die Reduktionsreaktion lieferte eine Zusammensetzung, enthaltend Selen-Nanopartikel, Rückstände und gasförmige HCl; und die Menge der Rückstände betrug weniger als 15 Volumen-% der oben erwähnten Gemischlösung. Während der Reduktionsreaktion wurde die daraus entstehende gasförmige HCl durch die am Flachbodenkolben angebrachte Rückgewinnungsöffnung nach außen geleitet und zur Sammlung mit 10 mL Wasser in einem Erlenmeyerkolben aufgefangen.
In Schritt (C) wurden 50 mL einer wässrigen Lösung enthaltend 100 mg Asparagin (0,76 mmol) als Medium in den Flachbodenkolben gegeben, um die Selen-Nanopartikel im Flachbodenkolben zu dispergieren, und die genannte Lösung wurde für 10 Minuten bei 70 °C erwärmt, um kolloidale Selen-Nanopartikel zu erhalten.
Beispiel 47
In Schritt (a1) wurden 20 mg Selenpulver (0,252 mmol) und 1 mL konzentrierte HCl_(aq) in einen 10 mL-Zweihals-Flachbodenkolben gegeben, wobei das Selenpulver eine durchschnittliche Partikelgröße von 75 µm aufwies und die konzentrierte HCl 36 Gew.-% betrug. Anschließend wurde 1 mL einer wässrigen Lösung enthaltend Oxidationsmittel in den Flachbodenkolben gegeben, und dann wurde die resultierende Lösung für 20 Minuten bei 40 °C gerührt, bis das Selenpulver vollständig aufgelöst war, um eine wässrige Lösung herzustellen, die einen Selen-Vorläufer enthielt. Die Oxidationsmittel waren 70 mg KBrO₃ (0,42 mmol) und 30 mg KClO₄ (0,22 mmol). In Schritt (a2) wurden 234 mg Glucose (1,30 mmol) und 100 mg PVP mit Mw von 3.500 zur Verwendung entnommen.
In Schritt (B) wurden die oben erwähnte Glucose und das PVP in den Flachbodenkolben gegeben und mit der wässrigen Lösung gemischt, die den Selen-Vorläufer enthielt, um eine Gemischlösung zu bilden. Anschließend wurde der Flachbodenkolben auf einer Heizplatte angeordnet und für 42 Minuten bei 150 °C erwärmt, um eine Reduktionsreaktion durchzuführen. Die Reduktionsreaktion lieferte eine Zusammensetzung, enthaltend Selen-Nanopartikel, Rückstände und gasförmige HCl sowie ein Br-haltiges Gas; und die Menge der Rückstände betrug weniger als 15 Volumen-% der oben erwähnten Gemischlösung. Während der Reduktionsreaktion wurden die daraus entstehende gasförmige HCl und das daraus entstehende Br-haltiges Gas durch die am Flachbodenkolben angebrachte Rückgewinnungsöffnung nach außen geleitet und zur Sammlung mit 10 mL Wasser in einem Erlenmeyerkolben aufgefangen.
In Schritt (C) wurden 50 mL Wasser als Medium in den Flachbodenkolben gegeben, um die Selen-Nanopartikel im Flachbodenkolben zu dispergieren, und die genannte Lösung wurde für 10 Minuten bei 70 °C erwärmt, um kolloidale Selen-Nanopartikel zu erhalten.
Merkmalsanalysen von kolloidalen Selen-Nanopartikeln
Die kolloidalen Selen-Nanopartikel, die aus den Vergleichsbeispielen 1 und 2 (C1 und C2) und den Beispielen 1 bis 47 (E1 bis E47) gewonnen wurden, wurden nach den folgenden Testverfahren nacheinander analysiert.
Um die experimentelle Aussagekraft der Merkmalsanalysen sicherzustellen, wurden die genannten kolloidalen Selen-Nanopartikel jeweils mit den gleichen Testverfahren analysiert. Deshalb konnte festgestellt werden, dass der Unterschied in den Merkmalen der einzelnen kolloidalen Selen-Nanopartikel hauptsächlich durch den Unterschied bezüglich den Verfahren zur Herstellung der kolloidalen Selen-Nanopartikel verursacht wurde.
Test 1: Analyse der optischen Eigenschaften
Die kolloidalen Selen-Nanopartikel, die aus den obigen Beispielen und Vergleichsbeispielen erhalten wurden, wurden mit dem UV-Vis-Spektrophotometer analysiert.
Für jedes Beispiel und Vergleichsbeispiel wurde zunächst ein Anteil der kolloidalen Selen-Nanopartikel entnommen, und dann wurde ein gleicher Volumenanteil entionisiertes Wasser in den Anteil der kolloidalen Selen-Nanopartikel gegeben und sorgfältig gemischt, um eine verdünnte Probe herzustellen. Danach wurde jede der verdünnten Proben mit dem UV-Vis-Spektrophotometer gemessen.
Wie in 2 dargestellt, stellte das UV-Vis-Spektrum der verdünnten Probe von Beispiel 32, das als Beispiel genommen wurde, dar, dass ihre λ_max bei einer Wellenlänge von 287 nm lag und die entsprechende optische Dichte (OD-Wert) 1,357 betrug. Zusätzlich wurden die λ_max-Werte jeder der verdünnten Proben von den Beispielen und Vergleichsbeispielen in Tabelle 1 aufgeführt. Da alle jeweils eine λ_max bei einer Wellenlänge von 280 nm bis 290 nm aufwiesen, zeigte sich, dass diese Beispiele und Vergleichsbeispiele tatsächlich kolloidale Selen-Nanopartikel erzielten. Zudem waren die λ_max-Werte der kolloidalen Selen-Nanopartikel, die aus den Vergleichsbeispielen erhalten wurden, höher, weil ihre durchschnittlichen Partikelgrößen größer waren.
Test 2: Analyse der elektrochemischen Eigenschaften
Die kolloidalen Selen-Nanopartikel, die aus den obigen Beispielen und Vergleichsbeispielen erhalten wurden, wurden mit dem Zetapotenzial- und Partikelgrößenanalysator analysiert.
Für jedes Beispiel und Vergleichsbeispiel wurde zunächst ein Anteil der kolloidalen Selen-Nanopartikel entnommen, und dann wurde ein gleicher Volumenanteil entionisiertes Wasser in den Anteil der kolloidalen Selen-Nanopartikel gegeben und sorgfältig gemischt, um eine verdünnte Probe herzustellen. Danach wurde jede der verdünnten Proben mit dem Zetapotenzial- und Partikelgrößenanalysator gemessen.
Wie in 3 dargestellt, stellte das Zetapotential-Diagramm der verdünnten Probe von Beispiel 8, das als Beispiel genommen wurde, dar, dass ihr Zetapotential -39,24 mV betrug. Zusätzlich wurden das Zetapotential, die Mobilität und die Leitfähigkeit jeder der verdünnten Proben von den Beispielen und Vergleichsbeispielen ebenfalls in Tabelle 1 aufgeführt.
Test 3: Analyse der Partikelgrößen und Morphologie von kolloidalen Selen-Nanopartikeln
Die unregelmäßige Brownsche Bewegung ist die zufällige Bewegung von suspendierten Partikeln, wie Kolloiden in einer Flüssigkeit, die von Flüssigkeitsmolekülen getroffen werden. Wann immer ein Treffer erfolgt, ändern die suspendierten Partikel die Bewegungsrichtung. Wenn die Intensitätsänderung des von den suspendierten Partikeln gestreuten Lichts gemessen wird, kann auch die statistisch korrelierte Zeit ermittelt werden. Nach der Gleichung des Stokes-Einstein-Diffusionskoeffizienten kann der Diffusionskoeffizient der suspendierten Partikel erhalten werden, die Partikelgröße jedes einzelnen Partikels kann ermittelt werden, das Durchmesserverteilungsdiagramm aller Partikel kann erfasst werden und ein Polydispersitätsindex (Pdi) kann berechnet werden. Im Allgemeinen gilt: je kleiner der Pdi-Wert, desto gleichmäßiger ist die Partikelgrößenverteilung.
Die Partikelgrößenverteilung jeder der verdünnten Proben der kolloidalen Selen-Nanopartikel wurde mit dem Zetapotential- und Partikelgrößenanalysator analysiert. Wie in 4 dargestellt, stellte das DLS-Größenverteilungsprofil der verdünnten Probe von Beispiel 43, das als Beispiel genommen wurde, dar, dass die betroffene durchschnittliche Partikelgröße 93 nm betrug. Zusätzlich wurden die Pdi-Werte jeder der verdünnten Proben von den Beispielen und Vergleichsbeispielen ebenfalls in Tabelle 1 aufgeführt. Wenn der Pdi-Wert 0,33 oder weniger betrug, deutete dies auf eine gute Maßeinheitlichkeit hin.
Darüber hinaus kann die Morphologie der Selen-Nanopartikel auch mittels TEM-Bilder beobachtet werden. Das in 5 gezeigte TEM-Bild zeigte, dass die Partikelgröße der aus Beispiel 4 erhaltenen Selen-Nanopartikel zwischen 80 nm und 100 nm lag und das Beobachtungsergebnis mit dem Messergebnis des Zetapotenzial- und Partikelgrößenanalysators übereinstimmte.
Test 4: Elementaranalyse
Die semi-quantitativen Elementaranalysen für jedes der kolloidalen Selen-Nanopartikel, die aus den obigen Beispielen und Vergleichsbeispielen gewonnen wurden, wurden mit dem TEM in Kombination mit einer energiedispersiven Röntgenspektroskopie (EDS) analysiert.
Wie in 6 dargestellt, stellte das EDS-Analyseergebnis der kolloidalen Selen-Nanopartikel von Beispiel 35, das als Beispiel genommen wurde, dar, dass mit Ausnahme des C-Signalpeaks und des Cu-Signalpeaks von dem kohlenstoffbeschichteten Kupfergitter nur der Se-Signalpeak in 6 vorhanden war. Es wurde gezeigt, dass mit dem Verfahren der vorliegenden Offenbarung erfolgreich kolloidale Selen-Nanopartikel hergestellt werde können.
Zusätzlich wurde ICP-AES verwendet, um die aus den Beispielen 1 bis 47 erhaltenen kolloidalen Selen-Nanopartikel zu analysieren. Nach den Ergebnissen wurden die Elemente Al, As, Cd, Cr, Cu, Fe, Hg, Pb, Mg, Mn, Ni und Zn nicht nachgewiesen. Es wurde gezeigt, dass die kolloidalen Selen-Nanopartikel, die mit dem Verfahren der vorliegenden Offenbarung erhalten wurden, nicht-toxisch und sicher waren und sich daher sehr gut für die Anwendung in Kosmetika eignen.
Test 5: Thermogravimetrische Analyse (TGA)

7 war das Ergebnis der thermogravimetrischen Analyse der in Schritt (B) in Beispiel 16 hergestellten Zusammensetzung. Von dem oberen und unteren Teil von 7 wies SeCl₄, dargestellt durch die durchgezogene Linie, einen offensichtlichen endothermen Peak bei 150 °C auf; die durch die gestrichelte Linie dargestellte Zusammensetzung wies jedoch keinen offensichtlichen endothermen Peak bei 150 °C auf; daher bedeutete dies, dass der in der vorliegenden Offenbarung verwendete Selen-Vorläufer vollständig reagieren konnte, ohne restliche Selen-Vorläufer zu hinterlassen. Tabelle 1

Beispiel Nr.	UV-Vis λ_max (nm)	O.D.-Wert	ZetaPotential (mV)	Mobilität (cm²/Vs)	Leitfähig keit (ms/cm)	Pdi
E1	283	1,309	-28,03	-2,421*10^-4	0,4765	0,292
E2	284	1,534	-39,09	-6,543*10^-4	0,3751	0,319
E3	283	1,301	+3,11	+2,453*10^-5	1,4508	0,294
E4	280	1,530	-40,20	-3,230*10^-4	0,3059	0,267
E5	283	1,197	+33,68	+2,453*10^-4	1,9781	0,291
E6	283	1,260	+26,52	+2,398*10^-4	1,9473	0,275
E7	284	1,931	-32,45	-2,984*10^-4	0,4357	0,265
E8	283	1,753	-39,24	-3,007*10^-4	0,3569	0,317
E9	282	2,106	-39,24	-3,088*10^-4	0,3364	0,287
E10	282	1,007	-34,40	-2,895*10^-4	0,3954	0,267
E11	284	1,534	-39,09	-2,904*10^-4	0,3125	0,277
E12	283	1,504	-13,02	-8,453*10^-5	1,2085	0,281
E13	Nicht nachgewiesen		-32,13	-1,754*10^-4	0,6011	0,278
E14	282	1,105	-26,33	-1,879*10^-4	0,5934	0,305
E15	281	1,255	-29,57	-2,106*10^-4	0,5019	0,298
E16	282	1,933	-29,71	-2,256*10^-4	0,4982	0,311
E17	282	1,891	-33,24	-2,923*10^-4	0,6785	0,301
E18	283	1,465	-30,25	-2,922*10^-4	0,4599	0,267
E19	283	1,531	-30,11	-2,887*10^-4	0,5321	0,273
E20	284	1,408	+2,94	+2,201*10^-5	1,3687	0,310
E21	280	1,350	-46,64	-3,502*10^-4	0,357	0,265
E22	220	2,98	-15,68	-1,014*10^-4	1,198	0,291
E23	284	1,675	-29,34	-2,523*10^-4	0,6587	0,276
E24	287	8,551	-28,12	-2,488*10^-4	0,7721	0,266
E25	288	7,891	-27,68	-2,410*10^-4	0,6874	0,297
E26	287	8,854	-28,55	-2,422*10^-4	0,6986	0,321
E27	284	1,801	-14,11	-9,657*10^-5	1,365	0,266
E28	284	1,833	-11,37	-8,985*10^-5	1,512	0,296
E29	Nicht nachgewiesen		-35,89	-3,019*10^-4	0,4387	0,295
E30	284	1,458	-10,76	-7,564*10^-5	1,209	0,264
E31	284	1,243	1,17	+1,965*10^-5	1,551	0,312
E32	283	1,357	-13,4	-9,549*10^-5	1,158	0,281
E33	281	1,667	2,47	+8,525*10^-5	1,549	0,277
E34	285	2,108	-29,24	-2,562*10^-4	0,5324	0,277
E35	285	3, 845	-32,14	-2,985*10^-4	0,6788	0,259
E36	280	1,785	-32,45	-3,019*10^-4	0,4658	0,275
E37	281	1,661	-33,17	-3,103*10^-4	0,5578	0,276
E38	281	1,845	-33,48	-3,099*10^-4	0,5542	0,288
E39	282	1,564	-30,54	-3,134*10^-4	0,6540	0,320
E40	283	1,687	-31,28	-2,784*10^-4	0,7066	0,316
E41	282	1,108	-23,48	-2,025*10^-4	0,8823	0,277
E42	282	1,542	-29,54	-2,331*10^-4	0,6783	0,267
E43	284	1,348	-52,64	-4,106*10^-4	0,3004	0,209
E44	285	1,297	-50,75	-4,010*10^-4	0,2938	0,240
E45	284	1,087	-25,06	-2,247*10^-4	0,7245	0,247
E46	285	2,097	-20,45	-1,937*10^-4	0,8915	0,254
E47	285	1,254	-21,66	-2,051*10^-4	0,8245	0,307
C1	291	1,732	-57,8	-7,734*10^-4	0,3045	0,343
C2	290	1,612	-23,45	-2,061*10^-4	0,4548	0,354

Praktisches Beispiel 1: Kolloidale Selen-Nanopartikel - Fischschuppen-Kollagenpeptide
(1) Herstellung im Labormaßstab
Es wurden 10 mL der aus Beispiel 1 erhaltenen kolloidalen Selen-Nanopartikel entnommen, und 10 mg Fischschuppen-Kollagenpeptide (FSCP) in Pulverform wurden in die kolloidalen Selen-Nanopartikel gegeben, und die resultierende Lösung wurde für 30 Minuten bei Raumtemperatur mit dem Zweck einer geeigneten Durchmischung gerührt, so dass die Selen-Nanopartikel und die FSCP gleichmäßig und dispergiert in der resultierenden Lösung suspendiert wurden. Die FSCP stammten aus Chanos chanos und enthielten 91,9 Gew.-% Rohprotein und 10,1 Gew.-% Hydroxyprolin.
In einigen Ausführungsformen kann das Gewichtsverhältnis der FSCP in Bezug auf die kolloidalen Selen-Nanopartikel 0,1:99,9 bis 3:97 betragen, jedoch ohne Einschränkung darauf. Vorzugsweise kann das Gewichtsverhältnis der FSCP in Bezug auf die kolloidalen Selen-Nanopartikel 0,1:99,9 bis 1:99 betragen. Bevorzugter kann das Gewichtsverhältnis der FSCP in Bezug auf die kolloidalen Selen-Nanopartikel 0,1:99,9 bis 0,3:99,7 betragen.
(2) Scaling-Up-Herstellung
Das FSCP-Pulver wurde in 500 mL der in Beispiel 1 erhaltenen kolloidalen Selen-Nanopartikel gegeben, und das Gewichtsverhältnis des FSCP-Pulvers in Bezug zu den kolloidalen Selen-Nanopartikeln betrug 0,3:99,7. Die Gemischlösung wurde für 30 Minuten bei Raumtemperatur mit dem Zweck einer geeigneten Durchmischung gerührt, so dass die Selen-Nanopartikel und die FSCP gleichmäßig und dispergiert in der resultierenden Lösung suspendiert wurden, die als rote klare Lösung erhalten wurde.
Als die rote klare Lösung mit einem Lichtstrahl bestrahlt wurde, wurde ein heller Lichtweg beobachtet, nämlich der Tyndall-Effekt, so dass belegt wurde, dass die rote klare Lösung eine kolloidale Lösung war.
Darüber hinaus wird das UV-Vis-Spektrum der roten klaren Lösung in 8 gezeigt, das DLS-Größenverteilungsprofil der roten klaren Lösung wird in 9 gezeigt, das Zetapotenzial-Diagramm der roten klaren Lösung wird in 10 gezeigt; und das TEM-Bild der roten klaren Lösung wird in 11 gezeigt.
Die FSCP wiesen eine λ_max bei 281 nm auf, die den UV-Absorptionscharakteristika von Kollagen entsprach, dessen hauptsächliche Absorptionswellenlänge im Bereich von etwa 200 nm bis 300 nm lag.
Die kolloidalen Selen-Nanopartikel-Fischschuppen-Kollagenpeptide können durch Migration des Absorptionspeaks, Zunahme der durchschnittlichen Partikelgröße und Änderung des Wertes des Zetapotenzials verifiziert werden. Insbesondere lag, wenn die Lösung nur FSCP enthielt, λ_max bei einer Wellenlänge von 281 nm, während λ_max der roten klaren Lösung zu einer Wellenlänge bei 285 nm verschoben wurde. Darüber hinaus zeigte das DLS-Analyseergebnis auch, dass die durchschnittliche Partikelgröße der kolloidalen Selen-Nanopartikel-Fischschuppen-Kollagenpeptide 211,5 nm betrug, was viel größer als die durchschnittliche Partikelgröße der kolloidalen Selen-Nanopartikel (82 nm) war. Zudem betrug das Zetapotenzial der kolloidalen Selen-Nanopartikel-Fischschuppen-Kollagenpeptide 11,15 mV, während das Zetapotenzial der kolloidalen Selen-Nanopartikel -28,03 mV betrug. Es zeigte sich, dass die FSCP an der Oberfläche der Selen-Nanopartikel adsorbiert und stabil in den kolloidalen Selen-Nanopartikeln-Fischschuppen-Kollagenpeptiden dispergiert worden waren.
Praktisches Beispiel 2: Kolloidale Selen-Nanopartikel-Antikörper-Konjugat
(1) Herstellung von kolloidale Selen-Nanopartikel-Antikörper-Konjugat
1 mL der in Beispiel 1 erhaltenen kolloidalen Selen-Nanopartikel wurde entnommen und auf einen pH-Wert von 8,3 eingestellt. Anschließend wurden den kolloidalen Selen-Nanopartikeln 13,16 µL einer humanes Choriongonadotropin (hCG)-Sekundärantikörperlösung zugesetzt und für 20 Minuten bei Raumtemperatur gemischt; wobei die Sekundärantikörperlösung 2,268 mg/mL anti-Beta-hCG mAb enthielt. Anschließend wurden 100 µL einer 10 Gew.-% Rinderserumalbumin (BSA)-Lösung hinzugefügt und für 20 Minuten bei Raumtemperatur gemischt. Dann wurde die resultierende Lösung auf 4 °C abgekühlt und für 20 Minuten bei 10.000 U/min zentrifugiert. Nach Abschluss der Zentrifugierung wurde der Überstand vorsichtig entfernt und 1 mL Waschpuffer wurde hinzugefügt, um das Pellet durch Schütteln im Vortexmischer aufzulösen. Der Waschpuffer umfasste 10 Gew.-% BSA in 10 mM Tris-Puffer. Dann wurde die resultierende Lösung erneut einer weiteren Zentrifugierung bei 10.000 U/min für 20 Minuten bei 4 °C unterzogen. Nach Entfernen des Überstandes wurden 100 µL Resuspensionspuffer hinzugefügt, um das Pellet durch Schütteln im Vortexmischer aufzulösen; wobei der Resuspensionspuffer 10 Gew.-% BSA in 10 mM Tris-Puffer, 5 Gew.-% Saccharose und 0,2 Gew.-% Tween 20 umfasste. Schließlich wurde das kolloidale Selen-Nanopartikel-Antikörper-Konjugat erhalten und bei 4 °C gelagert.
(2) Herstellung eines immunchromatographischen Teststücks
Wie in 12 dargestellt, wurden eine Nitrozellulosemembran 40, ein Konjugat-Pad 30, ein Proben-Pad 20 und ein Absorber-Pad 50 nacheinander auf eine Trägerplatte 10 geklebt, um ein Laminat zu bilden. Das Konjugat-Pad 30 wurde zunächst mit 20 µL des kolloidalen Selen-Nanopartikel-Antikörper-Konjugats als Modifizierung adsorbiert, und dann wurde das Laminat in einem Ofen bei 37 °C für 5 bis 10 Minuten getrocknet und anschließend wurde es in einer feuchtigkeitsgeschützten Box für die spätere Verwendung gelagert.
Als nächstes wurden 0,5 µL von 1,2 mg/mL des primären Antikörpers (anti-Alpha-hCG mAb) in einem Abstand von 3,4 cm vom Ende der Nitrozellulosemembran 40 als Testlinie 41 fixiert. Zusätzlich wurden 0,5 µL von 1,2 mg/mL des Antikörpers (AffiniPure Ziegen-Anti-Maus IgG (H+L)) in einem Abstand von 3,7 cm vom Ende der Nitrozellulosemembran 40 als Kontrolllinie 42 fixiert. Dann wurde das Laminat in einem Ofen bei 37 °C für 5 bis 10 Minuten getrocknet, um das immunchromatographische Teststück zu erhalten. Das immunchromatographische Teststück wurde zur Aufbewahrung in einen Ziplock-Beutel mit einem Trockenmittel gegeben.
Test 6: Immunoassay-Test
20 µL einer 50 µM wässrigen hCG-Lösung wurden als Testprobe genommen und auf dem Proben-Pad 20 des obigen immunchromatographischen Teststücks angeordnet, und dann wurde eine phosphatgepufferte Kochsalzlösung (PBS) zur Elution der Testprobe verwendet. Nach 3 Minuten bis 5 Minuten wurde das Testergebnis beobachtet. Sowohl die Testlinie 41 als auch die Kontrolllinie 42 erschienen orange, was der Farbe der Selen-Nanopartikel entsprach.
Test 7: Test auf antimikrobielle Aktivität

Zunächst wurden die aus Beispiel 36 erhaltenen kolloidalen Selen-Nanopartikel mittels ICP-AES gemessen, um die Konzentration der darin enthaltenen Selen-Nanopartikel zu bestimmen, und dann wurde eine phosphatgepufferte Kochsalzlösung als Pufferlösung hinzugefügt, um jede der Testproben wie in Tabelle 2 dargestellt vorzubereiten. Die Pufferlösung enthielt 137 mM NaCl, 2,7 mM KCl, 10 mM Na₂HPO₄ ·2H₂O und 2,0 mM KH₂PO₄ und wies einen pH-Wert von etwa 7,4 auf. Nach dem Standardverfahren ASTM E2149 wurde jede der Testproben einem antibakteriellen Test unterzogen. Der in diesem Test verwendete Teststamm war BCRC 11634 Escherichia coli und BCRC 10461 Staphylococcus aureus. Bei dem Test handelte es sich um eine quantitative Analyse, bei der hauptsächlich die antibakterielle Rate auf der Grundlage des Unterschieds in der Anzahl der Bakterien vor und nach der 24-stündigen Bakterienkultivierung berechnet wurde. Die entsprechenden antibakteriellen Raten der Testproben sind in Tabelle 2 aufgeführt worden. Tabelle 2:

Testprobe Nr.	Gehalt der Selen-Nanopartikel (ppm)	Antibakterielle Rate
Testprobe Nr.	Gehalt der Selen-Nanopartikel (ppm)	BCRC 11634 Escherichia coli	BCRC 10461 Staphylococcus aureus
Beispiel 36-1	6,7	99,6 %	98 %
Beispiel 36-2	13,2	>99,0 %	>99,0 %
Beispiel 36-3	33,3	>99,0 %	>99,0 %
Beispiel 36-4	66,7	>99,0 %	>99,0 %

Verglichen mit der hydrothermalen Synthese, die im Vergleichsbeispiel 1 angewandt wurde, erforderte das Verfahren der Beispiele 1 bis 47 der vorliegenden Offenbarung keine kostspieligen Einrichtungen und das Verfahren war einfach. Deshalb zeigte sich, dass die vorliegende Offenbarung in der Tat die Vorteile aufweist, die Kosten zu verringern und für die Massenproduktion vorteilhaft zu sein.
Verglichen mit dem geschlossenen Rückflusssystem, das im Vergleichsbeispiel 2 mit einem einzigen Schritt der gleichzeitigen Reduktion und Dispersion angewandt wurde, wurde das Verfahren der Beispiele 1 bis 47 der vorliegenden Offenbarung absichtlich in zwei Schritte unterteilt, nämlich Nanonisierung und Kolloidisierung. Dementsprechend können die Reduktionsmittel und Dispergiermittel, die in der vorliegenden Offenbarung eingesetzt werden, unabhängig und ohne jegliche Einschränkung aus einer breiten Auswahl ausgewählt werden. Das heißt, die vorliegende Offenbarung kann auf verschiedene technische Bereiche angewendet werden, was für kommerzielle Implementierungen von Vorteil ist.
Aus dem Vergleich der Pdi-Werte der Beispiele 1 bis 47 mit denen der Vergleichsbeispiele 1 und 2 in Tabelle 1 geht außerdem hervor, dass die durch die vorliegende Offenbarung erhaltenen kolloidalen Selen-Nanopartikel eine bessere Größengleichmäßigkeit aufweisen können. Unter ihnen waren die Pdi-Werte der kolloidalen Selen-Nanopartikel, die durch die Beispiele 4, 7, 10, 18, 21, 24, 27, 30, 35 und 42 bis 46 erhalten wurden, sogar niedriger als 0,27. Dementsprechend zeigte sich, dass die nach der vorliegenden Offenbarung erhaltenen kolloidalen Selen-Nanopartikel eine gute Qualität und Stabilität aufweisen.
Basierend auf den Ergebnissen der Beispiele 42 bis 47 kann die vorliegende Offenbarung mikroskopisch kleine Selenpulver direkt in kolloidale Selen-Nanopartikel umwandeln. Es zeigt sich, dass die vorliegende Offenbarung den Vorteil aufweist, die Kosteneffizienz zu erhöhen.
Durch die Begrenzung des Volumens der Gemischlösung während der Reduktionsreaktion wird die Konzentration der Edukte erhöht und die Kollisionswahrscheinlichkeit der Eduktmoleküle im Reaktionsgefäß gesteigert, so dass die Reaktionsgeschwindigkeit beschleunigt werden kann. Dementsprechend weist die vorliegende Offenbarung die Vorteile einer vollständigen Reaktion, einer höheren Ausbeute und einer erhöhten Kosteneffizienz auf.
Weiterhin, indem das so aus der Reduktionsreaktion entstehende Gas gleichzeitig aus dem Reaktionsgefäß herausgeleitet wird, wird die Beschleunigung der Weiterreaktion ermöglicht, so dass die Reaktionszeit zur Herstellung von Selen-Nanopartikeln auf bis zu 20 Minuten, und sogar auf nur 6 Minuten verkürzt werden kann. Darüber hinaus führt die schnellere Reaktionsgeschwindigkeit der Reduktionsreaktion zu einer engeren Größenverteilung der Selen-Nanopartikel. Dementsprechend weisen die genannten Selen-Nanopartikel eine homogene Größenverteilung auf und erfordern ferner keine weitere Filtration, so dass die Ausbeute verbessert werden kann.
Außerdem zeigten die analytischen Ergebnisse der ICP-AES, dass es keine anderen Elemente in den kolloidalen Selen-Nanopartikeln gibt, insbesondere keine Metallverunreinigungen, so dass das Verfahren der vorliegenden Offenbarung die Vorteile der Sicherheit und Umweltfreundlichkeit aufweist.
Obwohl in der vorstehenden Beschreibung zahlreiche Merkmale und Vorteile der vorliegenden Offenbarung zusammen mit Einzelheiten über die Struktur und die Besonderheiten der Offenbarung dargelegt wurden, hat die Offenbarung nur illustrativen Charakter.

Claims

Verfahren zur Herstellung von kolloidalen Selen-Nanopartikeln, das folgende Schritte umfasst: Schritt (a1): Behandeln eines Selenpulvers mit einer wässrigen Lösung, die ein Oxidationsmittel enthält, in einem Reaktionsgefäß, um eine wässrige Lösung bereitzustellen, die einen Selen-Vorläufer enthält; Schritt (a2): Bereitstellen eines Reduktionsmittels; Schritt (B): Mischen der wässrigen Lösung, die den Selen-Vorläufer enthält, und des Reduktionsmittels in dem Reaktionsgefäß, um eine Gemischlösung zu bilden, und Erwärmen der Gemischlösung, um eine Reduktionsreaktion durchzuführen und eine Zusammensetzung herzustellen, die Selen-Nanopartikel, Rückstände und ein Gas enthält, wobei das gebildete Gas während des Erwärmens aus dem Reaktionsgefäß herausgeleitet wird, und wobei das Erwärmen solange durchgeführt wird bis eine Menge der Rückstände weniger als 20 Volumen-% der Gemischlösung beträgt, wobei eine Erwärmungstemperatur im Bereich von 50 °C bis 200 °C liegt,; und Schritt (C) : Dispergieren der Selen-Nanopartikel mit einem Medium, um die kolloidalen Selen-Nanopartikel zu erhalten.
Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei der Selen-Vorläufer der wässrigen Lösung ein Selenhalogenid, ein Selen-Ion, eine selenige Säure, ein Selenit-Ion, ein Selenat-Ion oder ein Selenosulfat-Ion umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei das Herausleiten des Gases aus dem Reaktionsgefäß während des Erwärmens in Schritt (B) das Ableiten des aus der Reduktionsreaktion erzeugten Gases aus dem Reaktionsgefäß und das anschließende Auffangen des Gases mit Wasser in einem Tank umfasst.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Erwärmungstemperatur in Schritt (B) im Bereich von 70 °C bis 160 °C liegt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Dispersionstemperatur in Schritt (C) im Bereich von 20 °C bis 100 °C liegt.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die molare Konzentration des Selen-Vorläufers der wässrigen Lösung im Bereich von 0,05 M bis 3,0 M liegt.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei, wenn das Reduktionsmittel ein erstes Reduktionsmittel umfasst, das Molverhältnis des ersten Reduktionsmittels zum Selen-Vorläufer im Bereich von 1 bis 50 liegt; wobei das erste Reduktionsmittel aus der Gruppe bestehend aus: Zitronensäure, Milchsäure, Glykolsäure, Ascorbinsäure, Oxalsäure, Weinsäure, 1,4-Butandiol, Glycerin, Acetaldehyd, Monosaccharid, Disaccharid und eine beliebige Kombination davon ausgewählt wird.
Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei, wenn das Reduktionsmittel ein zweites Reduktionsmittel umfasst, das Gewicht des zweiten Reduktionsmittels im Bereich von 10 mg bis 1000 mg liegt; wobei das zweite Reduktionsmittel aus der Gruppe bestehend aus: Poly(ethylenglykol), Polyvinylpyrrolidon, Polysaccharid und eine beliebige Kombination davon ausgewählt wird.
Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Medium in Schritt (C) Wasser oder eine wässrige Lösung umfasst, die ein Dispergiermittel enthält; wobei das Dispergiermittel Zitronensäure, Milchsäure, Poly(milchsäure), Ascorbinsäure, Gerbsäure, Apfelsäure, Natriumhydroxid, Polyarginin, Lysin, Glutaminsäure, Asparagin, Oleylamin, Ethylenglykol, Glycerin, Glucose, Maltose, Maltit, Polyvinylpyrrolidon, Chitosan, Polyvinylalkohol, Poly(ethylenglykol) oder eine beliebige Kombination davon umfasst.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei die molare Konzentration des Dispergiermittels im Bereich von 0,001 M bis 1,0 M liegt.
Verfahren gemäß Anspruch 9, wobei das Molverhältnis des Dispergiermittels zu den Selen-Nanopartikeln im Bereich von 0,1 bis 100 liegt.