RU2485051C1 - Method of producing silver nanocompositions based on synthetic water-soluble polymers - Google Patents

Method of producing silver nanocompositions based on synthetic water-soluble polymers Download PDF

Info

Publication number
RU2485051C1
RU2485051C1 RU2011146245A RU2011146245A RU2485051C1 RU 2485051 C1 RU2485051 C1 RU 2485051C1 RU 2011146245 A RU2011146245 A RU 2011146245A RU 2011146245 A RU2011146245 A RU 2011146245A RU 2485051 C1 RU2485051 C1 RU 2485051C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
mol
water
polymers
agno
silver
Prior art date
Application number
RU2011146245A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2011146245A (en
Inventor
Татьяна Николаевна Некрасова
Юлия Игоревна Золотова
Ольга Владимировна Назарова
Мария Леонидовна Левит
Елена Игоревна Суворова
Алексей Константинович Сироткин
Юлия Георгиевна Баклагина
Елена Вячеславовна Диденко
Владимир Дмитриевич Паутов
Евгений Федорович Панарин
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт высокомолекулярных соединений РАН
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской академии наук Институт высокомолекулярных соединений РАН filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт высокомолекулярных соединений РАН
Publication of RU2011146245A publication Critical patent/RU2011146245A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2485051C1 publication Critical patent/RU2485051C1/en

Links

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: invention relates to a method of producing compositions of silver nanoparticles based on water-soluble synthetic copolymers. The method involves reducing silver ions in the presence of a water-soluble polymer. The polymers used, which combine properties of a silver ion reducing agent and a stabiliser of the formed nanoparticles, are copolymers of 2-deoxy-2-methacrylamido-D-glucose with 2-dimethylamino-ethylmethacrylate or 2-diethylamino-ethylmethacrylate of general formula:
Figure 00000012
, where R:
Figure 00000013
Figure 00000014
if R1 n, m=5-95 mol. %, and for R2 n=63-95 mol. %, m=5-37 mol. %, characteristic viscosity [η]=0.06-0.30 dl/g. The method is realised by reacting said polymers with AgNO3 in an aqueous solution at room temperature and natural light with polymer concentration of 0.010-0.100 g/ml, AgNO3 concentration of 0.001-0.01 g/ml.
EFFECT: obtaining silver nanoparticles at room temperature with natural light and without use of an inert atmosphere.
1 cl, 2 tbl, 34 ex

Description

Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединений, а именно к процессам получения композиций наночастиц серебра и водорастворимых синтетических сополимеров.The invention relates to the chemistry of macromolecular compounds, and in particular to processes for producing compositions of silver nanoparticles and water-soluble synthetic copolymers.

В нанокомпозитах серебра полимеры выполняют роль стабилизатора, образуя на поверхности наночастиц защитную оболочку. Известны нанокомпозиты на основе водорастворимых синтетических полимеров: поли-N-винилпирролидона, полиэтиленгликоля, поливинилового спирта, полиамидоаминовых дендримеров, поливинилтриазолов [Qin W., Tursen J. Anal. Sci. 2009. V.25. №3. P.333-337; Esumi K., Suzuki A., Yamahira A., Torigoe К. Langmuir. 2000. V.16. №6. P.2604-2608; Мячина Г.Ф., Коржова С.А., Ермакова Т.Г. и др. ДАН. 2008. Т.420. №3. С.344-345]. Наряду с синтетическими используются и природные полимеры - полисахариды: крахмал, арабиногалактан и др. [Valodkar M., Bhadoria A., Pohnerkar J. et al. Carbohydrate Res. 2010. V.34. №12. P.1767-1773; Huang, H.; Yuan, Q.; Yang, X. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2004. V.39. №1-2. P.31-37]. Традиционные методы синтеза наночастиц металлов предполагают использование восстанавливающих агентов: аскорбиновой кислоты, цитрата натрия, тетрабората натрия, моно- и дисахаридов, а также повышенной температуры и/или излучения [Bernabo M., Pucci A., Galembeck F. et al. Macromol. Mater. Eng. 2009. V.294. №4. P.256-264; Valodkar M., Bhadoria A., Pohnerkar J. et al. Carbohydrate Res. 2010. V.34. №12. P.1767-1773; Donati I., Travan A., Pelillo C. et al. Biomacromolecules. 2009. V.10. №2. P.210-213; Huang, H.; Yuan, Q.; Yang, X. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2004. V.39. №1-2. P.31-37; Panacek A., Kvitek L., Prucek R. et al. J. Phys. Chem. B. 2006. V.110. №33. P.16248-16253; Афиногенов Г.Е, Копейкин В.В, Панарин Е.Ф. РФ №2128047, A61K 31/79, 33/38, 27.03.1999].In silver nanocomposites, polymers act as a stabilizer, forming a protective shell on the surface of the nanoparticles. Known nanocomposites based on water-soluble synthetic polymers: poly-N-vinylpyrrolidone, polyethylene glycol, polyvinyl alcohol, polyamidoamine dendrimers, polyvinyl triazoles [Qin W., Tursen J. Anal. Sci. 2009. V.25. Number 3. P.333-337; Esumi K., Suzuki A., Yamahira A., Torigoe K. Langmuir. 2000. V.16. No. 6. P.2604-2608; Myachina G.F., Korzhova S.A., Ermakova T.G. et al. DAN. 2008.V. 420. Number 3. S.344-345]. Along with synthetic, natural polymers are also used - polysaccharides: starch, arabinogalactan, etc. [Valodkar M., Bhadoria A., Pohnerkar J. et al. Carbohydrate Res. 2010. V.34. No. 12. P.1767-1773; Huang, H .; Yuan, Q .; Yang, X. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2004. V.39. No. 1-2. P.31-37]. Traditional methods for the synthesis of metal nanoparticles involve the use of reducing agents: ascorbic acid, sodium citrate, sodium tetraborate, mono- and disaccharides, as well as elevated temperature and / or radiation [Bernabo M., Pucci A., Galembeck F. et al. Macromol. Mater. Eng. 2009. V.294. Number 4. P.256-264; Valodkar M., Bhadoria A., Pohnerkar J. et al. Carbohydrate Res. 2010. V.34. No. 12. P.1767-1773; Donati I., Travan A., Pelillo C. et al. Biomacromolecules. 2009. V.10. No. 2. P.210-213; Huang, H .; Yuan, Q .; Yang, X. Colloids and Surfaces B: Biointerfaces. 2004. V.39. No. 1-2. P.31-37; Panacek A., Kvitek L., Prucek R. et al. J. Phys. Chem. B. 2006. V.110. No. 33. P.16248-16253; Afinogenov G.E., Kopeikin V.V., Panarin E.F. RF №2128047, A61K 31/79, 33/38, 03/27/1999].

Последнее из указанных технических решений является наиболее близким по сущности и достигаемому результату.The last of these technical solutions is the closest in essence and the achieved result.

Существенным и очевидным недостатком прототипа является необходимость проведения восстановления ионов серебра при повышенной до 65-75°C температуре в темноте в инертной атмосфере.A significant and obvious disadvantage of the prototype is the need for the recovery of silver ions at elevated to 65-75 ° C temperature in the dark in an inert atmosphere.

Технической задачей и положительным результатом заявляемой композиции и способа ее получения является получение наночастиц Ag0 при комнатной температуре при обычном освещении и без использования инертной атмосферы.The technical problem and the positive result of the claimed composition and method for its preparation is to obtain Ag 0 nanoparticles at room temperature under normal lighting and without using an inert atmosphere.

Указанная задача и результат достигаются за счет того, что в качестве восстановителя ионов серебра и стабилизатора образующихся наночастиц Ag0 используются водорастворимые синтетические сополимеры 2-диокси-2-метакриламидо-D-глюкозы (МАГ) с 2-диметиламиноэтилметакрилатом (ДМАЭМ) или 2-диэтиламиноэтилметакрилатом (ДЭАЭМ) общей формулыThis task and result are achieved due to the fact that as a reducing agent of silver ions and a stabilizer of the resulting Ag 0 nanoparticles, water-soluble synthetic copolymers of 2-dioxi-2-methacrylamido-D-glucose (MAG) with 2-dimethylaminoethyl methacrylate (DMAEM) or 2-diethylaminoethyl methacrylate are used (DEAEM) of the general formula

Figure 00000001
где R:
Figure 00000002
Figure 00000003
Figure 00000001
where R:
Figure 00000002
Figure 00000003

в случае R1 n, m=5-95 мол.%, а для R2 n=63-95 мол.%, m=5-37 мол.%, характеристическая вязкость [η]=0,06-0,30 дл/г, при этом способ реализуют взаимодействием указанных полимеров с AgNO3 в водном растворе при комнатной температуре и естественном освещении при концентрации полимера 0,010-0,100 г/мл, концентрации AgNO3 - 0,001-0,01 г/мл.in the case of R 1 n, m = 5-95 mol%, and for R 2 n = 63-95 mol%, m = 5-37 mol%, intrinsic viscosity [η] = 0.06-0.30 dl / g, while the method is implemented by the interaction of these polymers with AgNO 3 in an aqueous solution at room temperature and natural light at a polymer concentration of 0.010-0.100 g / ml, an AgNO 3 concentration of 0.001-0.01 g / ml.

Далее приводятся Примеры получения композиций наночастиц серебра на основе водорастворимых полимеров.The following are Examples of the preparation of compositions of silver nanoparticles based on water-soluble polymers.

Предварительно получают исходные (со)полимеры.Initially, the starting (co) polymers are obtained.

Пример 1. 8,0 г 2-диокси-2-метакриламидо-D-глюкозы (МАГ), 0,16 г динитрила азо-бис-изомасляной кислоты (ДИНИЗ) растворяли в 34 мл диметилформамида (ДМФА). Радикальную полимеризацию МАГ проводили в продутой аргоном запаянной ампуле при 60°C в течение 24 часов.Example 1. 8.0 g of 2-dioxo-2-methacrylamido-D-glucose (MAG), 0.16 g of azo-bis-isobutyric acid dinitrile (DINIZ) were dissolved in 34 ml of dimethylformamide (DMF). MAG radical polymerization was carried out in an argon-blown sealed ampoule at 60 ° C for 24 hours.

Полученный полимер осаждали в диэтиловый эфир, затем низкомолекулярные примеси удаляли диализом против воды в течение 24 часов. Выход полимера составил 7,1 г (89%), характеристическая вязкость [η]=0,20 дл/г, молекулярная масса (MM) - 73000 (Таблица 1).The resulting polymer was precipitated in diethyl ether, then low molecular weight impurities were removed by dialysis against water for 24 hours. The polymer yield was 7.1 g (89%), intrinsic viscosity [η] = 0.20 dl / g, and molecular weight (MM) 73000 (Table 1).

Примеры 2-17 выполнены в условиях примера 1.Examples 2-17 are made in the conditions of example 1.

В случае оп. 2, 3 в качестве реакционной среды использовали воду и изопропиловый спирт соответственно. В оп.2 инициатором полимеризации служила смесь (NH4)2S2O8 + тетраметилэтилендиамин (ТМЕДА). В оп.2, 3 не проводилось высаждение полимеров, по окончании полимеризации реакционную смесь подвергали диализу против воды, а затем лиофильной сушке.In the case of op. 2, 3, water and isopropyl alcohol, respectively, were used as the reaction medium. In op.2, the polymerization initiator was a mixture of (NH 4 ) 2 S 2 O 8 + tetramethylethylenediamine (TMEDA). In op.2, 3, polymer precipitation was not carried out; at the end of polymerization, the reaction mixture was dialyzed against water and then freeze dried.

Условия синтеза и характеристики полученных (со)полимеров представлены в таблице 1.The synthesis conditions and characteristics of the obtained (co) polymers are presented in table 1.

Далее получают композиции наночастиц серебра на основе полученных водорастворимых (со)полимеров.Next, silver nanoparticle compositions are prepared based on the obtained water-soluble (co) polymers.

Результаты приведены в Таблице 2 (оп.18-34).The results are shown in Table 2 (op. 18-34).

В качестве Примера приводится оп.24 (Таблица 2).As an example, op.24 is given (Table 2).

Пример 24. К раствору 0,24 г сополимера МАГ:ДМАЭМ (оп.7, Табл.1) в 11,5 мл дистиллированной воды при комнатной температуре и перемешивании добавляли 0,47 мл 0,3 М водного раствора AgNO3, концентрация полимера составила спол=0,020 г/мл, концентрация AgNO3 - сAgNO3=0,002 г/мл. В момент смешения компонентов появлялась красно-коричневая окраска раствора, а в спектре поглощения - полоса плазменного резонанса, характерная для наночастиц серебра, λмакс=417 нм, интенсивность которой возрастала во время реакции. Через 3 часа интенсивность полосы перестала изменяться, проба хлоридом натрия подтвердила отсутствие ионов серебра в растворе. Композицию подвергали диализу против воды в течение 24 часов, затем лиофильно сушили.Example 24. To a solution of 0.24 g of a MAG: DMAEM copolymer (op. 7, Table 1) in 11.5 ml of distilled water at room temperature, 0.47 ml of a 0.3 M aqueous solution of AgNO 3 was added with stirring, polymer concentration amounted to gender = 0.020 g / ml, the concentration of AgNO 3 - with AgNO3 = 0.002 g / ml. At the moment of mixing the components, a red-brown color of the solution appeared, and in the absorption spectrum there was a plasma resonance band characteristic of silver nanoparticles, λ max = 417 nm, the intensity of which increased during the reaction. After 3 hours, the band intensity ceased to change, the sample with sodium chloride confirmed the absence of silver ions in the solution. The composition was dialyzed against water for 24 hours, then freeze-dried.

Примеры 18-23 и 25-34 выполнены в условиях примера 24.Examples 18-23 and 25-34 are made in the conditions of example 24.

Время начала реакции, тестируемое по появлению полосы плазменного резонанса и окраски раствора, и время окончания реакции (прекращение роста интенсивности полосы в области 400-440 нм, отрицательная проба на ионы серебра в присутствии хлорида натрия) зависели от структуры (со)полимера.The start time of the reaction, tested by the appearance of the plasma resonance band and the color of the solution, and the end time of the reaction (the cessation of the growth of the band intensity in the region of 400-440 nm, a negative sample for silver ions in the presence of sodium chloride) depended on the structure of the (co) polymer.

Растворы полученных нанокомпозитов стабильны по крайней мере в течение шести месяцев (время наблюдения).Solutions of the resulting nanocomposites are stable for at least six months (observation time).

Figure 00000004
Figure 00000005
Figure 00000004
Figure 00000005

Claims (1)

Способ получения композиций наночастиц серебра на основе водорастворимых синтетических сополимеров путем восстановления ионов серебра в присутствии водорастворимого полимера, отличающийся тем, что в качестве полимеров используют сочетающие одновременно свойства восстановителя ионов серебра и стабилизатора образующихся наночастиц сополимеры 2-диокси-2-метакриламидо-D-глюкозы с 2-диметиламино-этилметакрилатом или 2-диэтиламиноэтилметакрилатом общей формулы:
Figure 00000006

где R:
Figure 00000007
Figure 00000008

в случае R1 n, m=5-95 мол.%, а для R2 n=63-95 мол.%, m=5-37 мол.%, характеристическая вязкость [η]=0,06-0,30 дл/г, при этом способ реализуют взаимодействием указанных полимеров с AgNO3 в водном растворе при комнатной температуре и естественном освещении при концентрации полимера 0,010-0,100 г/мл, концентрации AgNO3 - 0,001-0,01 г/мл.
A method of producing silver nanoparticle compositions based on water-soluble synthetic copolymers by reducing silver ions in the presence of a water-soluble polymer, characterized in that the polymers are used simultaneously combining the properties of a silver ion reducer and a stabilizer of the resulting nanoparticles, 2-dioxo-2-methacrylamido-D-glucose copolymers with 2-dimethylamino-ethyl methacrylate or 2-diethylaminoethyl methacrylate of the general formula:
Figure 00000006

where R:
Figure 00000007
Figure 00000008

in the case of R 1 n, m = 5-95 mol%, and for R 2 n = 63-95 mol%, m = 5-37 mol%, intrinsic viscosity [η] = 0.06-0.30 dl / g, while the method is implemented by the interaction of these polymers with AgNO 3 in an aqueous solution at room temperature and natural light at a polymer concentration of 0.010-0.100 g / ml, an AgNO 3 concentration of 0.001-0.01 g / ml.
RU2011146245A 2011-11-16 Method of producing silver nanocompositions based on synthetic water-soluble polymers RU2485051C1 (en)

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2011146245A RU2011146245A (en) 2013-05-27
RU2485051C1 true RU2485051C1 (en) 2013-06-20

Family

ID=

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3165511A1 (en) 2015-11-03 2017-05-10 The State Scientific Institution "Institute of Chemistry of New Materials of National Academy of Sciences of Belarus" Method for producing a polymer film with a high concentration of silver nanoparticles
RU2792646C1 (en) * 2022-05-12 2023-03-22 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова" Method for obtaining a stable solution of colloidal silver

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Мячина Г.Ф., Коржова С.А., Ермакова Т.Г. и др. ДАН. 2008. Т.420. N 3. с.344-345. Panacek A., Kvitek L., Prucek R. et. al. J. Phus. Chem. B. 2006. V.110. N 33. P.16248-16253. *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3165511A1 (en) 2015-11-03 2017-05-10 The State Scientific Institution "Institute of Chemistry of New Materials of National Academy of Sciences of Belarus" Method for producing a polymer film with a high concentration of silver nanoparticles
RU2792646C1 (en) * 2022-05-12 2023-03-22 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Северный (Арктический) федеральный университет имени М. В. Ломоносова" Method for obtaining a stable solution of colloidal silver

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108034054B (en) A kind of amphiphilic polymer fluorescent material and its synthetic method
Xie et al. Chitosan-based cross-linked fluorescent polymer containing aggregation-induced emission fluorogen for cell imaging
Huang et al. One-pot synthesis and biological imaging application of an amphiphilic fluorescent copolymer via a combination of RAFT polymerization and Schiff base reaction
Sun et al. Synthesis and characterization of novel four-arm star PDMAEMA-stabilized colloidal silver nanoparticles
RU2009120486A (en) ANTIMICROBIC POLYMERIC PRODUCTS, METHODS FOR PRODUCING THEM, AND METHODS FOR THEIR APPLICATION
Kalva et al. Controlled micellar disassembly of photo-and pH-cleavable linear-dendritic block copolymers
Wang et al. Synthesis and pH/sugar/salt-sensitivity study of boronate crosslinked glycopolymer nanoparticles
CN103204998B (en) Amphipathic polysaccharide/polypeptide block polymer containing azobenzene group and preparation method and application of block polymer
Jia et al. Light cross-linkable and pH de-cross-linkable drug nanocarriers for intracellular drug delivery
Moulin et al. Light-triggered self-assembly of triarylamine-based nanospheres
Ma et al. A biocompatible cross-linked fluorescent polymer prepared via ring-opening PEGylation of 4-arm PEG-amine, itaconic anhydride, and an AIE monomer
Abdelaal et al. Modification and characterization of polyacrylic acid for metal ion recovery
Dinu et al. Engineered non-toxic cationic nanocarriers with photo-triggered slow-release properties
Wang et al. One-pot preparation of cross-linked amphiphilic fluorescent polymer based on aggregation induced emission dyes
Yuan et al. Amphiphilic block copolymer terminated with pyrene group: from switchable CO 2-temperature dual responses to tunable fluorescence
Tian et al. Construction of dual-functional polymer nanomaterials with near-infrared fluorescence imaging and polymer prodrug by RAFT-mediated aqueous dispersion polymerization
Kang et al. Physicochemical characteristics and doxorubicin-release behaviors of pH/temperature-sensitive polymeric nanoparticles
CN111234096A (en) Glucose responsive polymer and preparation method thereof
Meng et al. Amphiphilic alginate as a drug release vehicle for water-insoluble drugs
Huang et al. Synthesis of amphiphilic fluorescent PEGylated AIE nanoparticles via RAFT polymerization and their cell imaging applications
Wang et al. Dramatically shrinking of hydrogels controlled by pillar [5] arene-based synergetic effect of host-guest recognition and electrostatic effect
Hu et al. The use of endogenous gaseous molecules (NO and CO 2) to regulate the self-assembly of a dual-responsive triblock copolymer
RU2485051C1 (en) Method of producing silver nanocompositions based on synthetic water-soluble polymers
CN103275701B (en) Dendritic molecule-modified fluorescent quantum dots, and preparation method and application thereof
Zhang et al. Biocompatible fluorescent organic nanoparticles derived from glucose and polyethylenimine