RU2602534C2 - Method of producing colloidal silver nanoparticles - Google Patents

Method of producing colloidal silver nanoparticles Download PDF

Info

Publication number
RU2602534C2
RU2602534C2 RU2015109567/05A RU2015109567A RU2602534C2 RU 2602534 C2 RU2602534 C2 RU 2602534C2 RU 2015109567/05 A RU2015109567/05 A RU 2015109567/05A RU 2015109567 A RU2015109567 A RU 2015109567A RU 2602534 C2 RU2602534 C2 RU 2602534C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
silver
solution
polymer
nanoparticles
concentration
Prior art date
Application number
RU2015109567/05A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2015109567A (en
Inventor
Василий Александрович Бурмистров
Антон Васильевич Бурмистров
Илья Васильевич Бурмистров
Александр Васильевич Бурмистров
Алексей Николаевич Пестряков
Галина Викторовна Одегова
Нина Евгеньевна Богданчикова
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Вектор-Вита"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Вектор-Вита" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью Научно-производственный центр "Вектор-Вита"
Priority to RU2015109567/05A priority Critical patent/RU2602534C2/en
Publication of RU2015109567A publication Critical patent/RU2015109567A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2602534C2 publication Critical patent/RU2602534C2/en

Links

Images

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01GCOMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
    • C01G5/00Compounds of silver
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82BNANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
    • B82B3/00Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)

Abstract

FIELD: nanotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to methods of producing highly dispersed colloidal particles or nanoparticles of metallic silver, which can be used in biotechnology, medicine and veterinary science as part of preparations with antimicrobial action. Described is a method of producing colloidal silver nanoparticles, involving dissolution in water of a medical polymer and a silver salt, reduction of silver ions, wherein for reduction of silver ions obtained solution is subjected to electron-beam treatment by passing through it a beam of accelerated electrons at absorbed dose of 5-30 kGy.
EFFECT: technical result is high antimicrobial activity, low toxicity and high stability of aqueous solution of silver nanoparticles.
6 cl, 3 tbl, 9 ex

Description

Изобретение относится к способам получения высокодисперсных коллоидных частиц или наночастиц металлического серебра, которые могут быть использованы в биотехнологии, медицине и ветеринарии в составе препаратов с антимикробным действием.The invention relates to methods for producing highly dispersed colloidal particles or metallic silver nanoparticles, which can be used in biotechnology, medicine and veterinary medicine as part of preparations with antimicrobial activity.

Известен способ получения наночастиц серебра в обратных мицеллах (патент RU №2147487, МПК B22F 9/24, опубл. 20.04.2000). Способ заключается в формировании обратно-мицелярного раствора (дисперсии) и контролируемом восстановлении ионов серебра в мицеллах. В качестве ионного серебра используют растворимые в воде соли серебра (нитрат, ацетат), в качестве восстанавливающих агентов используют различные восстановители - формальдегид, гидразин, борогидрид, водород, гипофосфит, гидрохинон, тартрат, цитрат и другие.A known method of producing silver nanoparticles in reverse micelles (patent RU No. 2147487, IPC B22F 9/24, publ. 04/20/2000). The method consists in forming a reverse-micellar solution (dispersion) and in a controlled reduction of silver ions in micelles. Water-soluble silver salts (nitrate, acetate) are used as ionic silver, various reducing agents are used as reducing agents - formaldehyde, hydrazine, borohydride, hydrogen, hypophosphite, hydroquinone, tartrate, citrate and others.

Недостатками данного способа являются низкая технологичность, использование органических растворителей, восстановителей и поверхностно-активных веществ, от которых в последующем сложно избавиться, и примеси которых повышают токсичность получаемых наночастиц серебра.The disadvantages of this method are the low processability, the use of organic solvents, reducing agents and surfactants, which are subsequently difficult to get rid of, and whose impurities increase the toxicity of the resulting silver nanoparticles.

Известен способ получения наночастиц серебра восстановлением из раствора его солей в гелевой катионообменной матрице (патент RU №2385293, МПК C01G 5/00, B82B 3/00, опубл. 27.03.2010). Получаемые по данному способу наночастицы серебра иммобилизованы в объеме матрицы.A known method of producing silver nanoparticles by reduction from a solution of its salts in a gel cation exchange matrix (patent RU No. 2385293, IPC C01G 5/00, B82B 3/00, publ. 03/27/2010). Obtained by this method, silver nanoparticles are immobilized in the matrix.

Недостатком способа является низкая биодоступность наночастиц серебра.The disadvantage of this method is the low bioavailability of silver nanoparticles.

Известен способ получения наноразмерных частиц серебра из массива металлического серебра (RU №2403317, МПК C23C 16/44, B82B 3/00, опубл. 10.11.2010).A known method of producing nanosized particles of silver from an array of metallic silver (RU No. 2403317, IPC C23C 16/44, B82B 3/00, publ. 10.11.2010).

В вакуумной камере реактора для испарения и пиролиза, содержащего один или более полимеров, размещают реактор для контролируемого испарения металла, содержащего один или более металлов, и подложку. Осуществляют одновременный нагрев реактора для испарения и пиролиза для разложения полимера до газа-прекурсора и реактора для контролируемого испарения металла. Формируют сверхзвуковую либо дозвуковую струю при прохождении газа-прекурсора через сопло реактора для испарения и пиролиза. Затем осуществляется натекание образовавшейся струи на нагретую проволочную сетку, установленную на сопле реактора для испарения и пиролиза, и подача образовавшейся струи на подложку. На подложке осуществляется полимеризация с образованием полимерного материала. Одновременно в нагретый реактор для контролируемого испарения металла подают несущий газ. Затем струю несущего газа вместе с парами одного или более металлов и/или их оксидов подают на подложку и осуществляют перемешивание паров одного или более металлов и/или их оксидов с образующимся полимером на вращающейся подложке с образованием металлополимерного материала.In the vacuum chamber of the reactor for evaporation and pyrolysis containing one or more polymers, a reactor for controlled evaporation of a metal containing one or more metals and a substrate are placed. Carry out simultaneous heating of the reactor for evaporation and pyrolysis for the decomposition of the polymer to a precursor gas and the reactor for controlled evaporation of the metal. A supersonic or subsonic jet is formed as the precursor gas passes through the nozzle of the reactor for evaporation and pyrolysis. Then, the resulting stream flows onto a heated wire mesh mounted on the nozzle of the reactor for evaporation and pyrolysis, and the resulting stream is fed onto the substrate. The substrate is polymerized to form a polymer material. At the same time, a carrier gas is fed into the heated reactor for the controlled evaporation of the metal. Then, a jet of carrier gas, together with vapors of one or more metals and / or their oxides, is supplied to the substrate and the vapors of one or more metals and / or their oxides are mixed with the resulting polymer on a rotating substrate to form a metal-polymer material.

Недостатками данного способа являются высокая энергоемкость, использование сложного оборудования и специальных условий (вакуум, инертный газ). Полученные данным способом наночастицы серебра используются преимущественно в технических целях. Невысокая стабильность водных растворов получаемых данным способом наночастиц серебра и их неудовлетворительные фармакологические показатели (по токсикологии, специфической антибактериальной активности) затрудняют использование таких наночастиц в биотехнологии, медицине и ветеринарии.The disadvantages of this method are the high energy intensity, the use of sophisticated equipment and special conditions (vacuum, inert gas). Silver nanoparticles obtained by this method are mainly used for technical purposes. The low stability of aqueous solutions of silver nanoparticles obtained by this method and their unsatisfactory pharmacological parameters (in terms of toxicology, specific antibacterial activity) make it difficult to use such nanoparticles in biotechnology, medicine, and veterinary medicine.

Известен способ получения наночастиц серебра в водной среде путем электрохимического анодного растворения металлического серебра (патент RU №2390344, МПК A61K 33/38, C01G 5/00, B82B 3/00, опубл. 27.05.2010).A known method of producing silver nanoparticles in an aqueous medium by electrochemical anodic dissolution of metallic silver (patent RU No. 2390344, IPC A61K 33/38, C01G 5/00, B82B 3/00, publ. 05.27.2010).

Способ включает в себя растворение стабилизаторов в дистиллированной воде, помещение в полученный раствор анода, выполненного в виде серебряной пластины, и катода, выполненного в виде пластины из нержавеющей стали, электрохимическое растворение анода при пропускании через раствор постоянного электрического тока.The method includes dissolving stabilizers in distilled water, placing an anode made in the form of a silver plate and a cathode made in the form of a stainless steel plate in the resulting solution, electrochemical dissolution of the anode when a constant electric current is passed through the solution.

Недостатком известного способа является то, что значительная часть серебра представлена в окисленной форме, что может негативно сказаться на фармакологических показателях получаемого наносеребра. Отметим, что токсикологические и бактерицидные характеристики получаемых данным способом водных растворов наночастиц серебра не приводятся.The disadvantage of this method is that a significant part of silver is presented in oxidized form, which can adversely affect the pharmacological parameters of the resulting nanosilver. Note that the toxicological and bactericidal characteristics of aqueous solutions of silver nanoparticles obtained by this method are not given.

Известны способы получения наночастиц серебра, в которых ионы серебра восстанавливают до металла с помощью сольватированных электронов, генерируемых в растворе ионизирующим излучением. В патенте US 7348365, опубл. 2008, способ получения коллоидного раствора заключается в восстановлении серебра из его солей, в том числе нитрата серебра, в водных растворах в присутствии в качестве стабилизатора следующих полимеров - поливинилпирролидон, полиакрилонитрил, полиметилметакрилат, полиметилакрилат с последующим барботированием сквозь раствор азота или аргона. Для восстановления ионов серебра в наночастицы металлов использовали гамма-излучение.Known methods for producing silver nanoparticles in which silver ions are reduced to metal using solvated electrons generated in solution by ionizing radiation. In patent US 7348365, publ. 2008, a method for producing a colloidal solution consists in reducing silver from its salts, including silver nitrate, in aqueous solutions in the presence of the following polymers as a stabilizer - polyvinylpyrrolidone, polyacrylonitrile, polymethylmethacrylate, polymethylacrylate, followed by bubbling through a solution of nitrogen or argon. To restore silver ions into metal nanoparticles, gamma radiation was used.

Известен другой способ получения коллоидного раствора наночастиц серебра (патент RU №2474471, МПК B01J 13/00, C09D 1/00, B82B 3/00, опубл. 10.02.2013), включающий растворение нитрата серебра AgNO3 и полимера-стабилизатора в воде, барботирование инертного газа через полученный раствор и последующее гамма-облучение раствора с восстановлением ионов серебра в наночастицы серебра. В качестве полимера-стабилизатора используют карбоксиметилхитин при его концентрации в водном растворе 0,1-3 мас. %, растворение AgNO3 осуществляют до концентрации 3,5-10,1 мМ в растворе карбоксиметилхитина, а указанное гамма-облучение - дозой 2-12 кГр (килогрей). Используют карбоксиметилхитин со средневесовой молекулярной массой 50000-450000 дальтон. Для подавления побочных радикальных реакций в раствор добавляют спирты: изопропиловый спирт, или этанол, или этиленгликоль.There is another method for producing a colloidal solution of silver nanoparticles (patent RU No. 2474471, IPC B01J 13/00, C09D 1/00, B82B 3/00, publ. 02/10/2013), comprising dissolving silver nitrate AgNO 3 and a stabilizing polymer in water, bubbling an inert gas through the resulting solution and subsequent gamma irradiation of the solution with the restoration of silver ions in silver nanoparticles. Carboxymethylchitin is used as a stabilizing polymer at a concentration of 0.1-3 wt.% In an aqueous solution. %, the dissolution of AgNO 3 is carried out to a concentration of 3.5-10.1 mm in a solution of carboxymethylchitin, and the specified gamma irradiation with a dose of 2-12 kGy (kilogray). Carboxymethylchitin with a weight average molecular weight of 50,000-450000 daltons is used. To suppress radical side reactions, alcohols are added to the solution: isopropyl alcohol, or ethanol, or ethylene glycol.

Недостатками этих способов являются сложность масштабирования, низкая технологичность, наличие побочных радикальных реакций, продукты которых могут повысить токсичность препарата. Отметим, что токсикологические характеристики получаемых данным способом водных растворов наночастиц серебра не приводятся.The disadvantages of these methods are the difficulty of scaling, low manufacturability, the presence of adverse radical reactions, the products of which can increase the toxicity of the drug. Note that the toxicological characteristics of aqueous solutions of silver nanoparticles obtained by this method are not given.

Известен коммерческий бактерицидный водорастворимый лекарственный препарат колларгол (Машковский М.Д. - Лекарственные средства /Москва, Новая волна, 2008). Колларгол представляет собой коллоидную композицию, содержащую высокодисперсное металлическое серебро, стабилизированное защитными высокомолекулярными полимерами белковой природы - гидролизатами казеина и/или альбумина.Known commercial bactericidal water-soluble drug collargolum (Mashkovsky M.D. - Medicines / Moscow, New Wave, 2008). Collargol is a colloidal composition containing highly dispersed metallic silver stabilized by protective high molecular weight polymers of protein nature - casein and / or albumin hydrolysates.

Способ получения колларгола является наиболее близким техническим решением к заявляемому и включает в себя следующие основные операции (Благитко Е.М., Бурмистров В.А., Колесников А.П., Михайлов Ю.И., Родионов П.П. - Серебро в медицине / Новосибирск, Наука-Центр, 2004).The method of producing collargol is the closest technical solution to the claimed one and includes the following basic operations (Blagitko E.M., Burmistrov V.A., Kolesnikov A.P., Mikhailov Yu.I., Rodionov P.P. - Silver in medicine / Novosibirsk, Science Center, 2004).

1. Приготовление восстановительной смеси гидролизатов белка путем щелочного гидролиза казеина и альбумина (обработка раствором едкого натра при нагревании).1. Preparation of a reducing mixture of protein hydrolysates by alkaline hydrolysis of casein and albumin (treatment with sodium hydroxide solution when heated).

2. Приготовление окиси серебра путем ее количественного осаждения из водного раствор нитрата серебра раствором едкого натра.2. Preparation of silver oxide by its quantitative precipitation from an aqueous solution of silver nitrate with a solution of sodium hydroxide.

3. Восстановление окиси серебра путем обработки восстановительной смесью в водном растворе при нагревании и перемешивании.3. Reduction of silver oxide by treatment with a reducing mixture in an aqueous solution by heating and stirring.

4. Переосаждение полученного продукта коллоидного серебра серной или уксусной кислотой с промывкой осадка дистиллированной водой с целью удаления посторонних веществ. Затем осадок переводят в раствор добавлением раствора едкого натра, концентрируют раствор путем упаривания, снова осаждают и отделяют осадок, который подвергают сушке.4. Reprecipitation of the obtained colloidal silver product with sulfuric or acetic acid with washing the precipitate with distilled water in order to remove foreign substances. Then the precipitate is transferred into the solution by adding sodium hydroxide solution, the solution is concentrated by evaporation, the precipitate is again precipitated and the precipitate is separated, which is dried.

По внешнему виду фармакопейный колларгол представляет собой зеленовато- или синевато-черные пластинки с металлическим блеском. Содержит 70% серебра. Растворяется в воде с образованием коллоидного раствора.In appearance, the pharmacopeia collargol is a greenish or bluish-black plate with a metallic sheen. Contains 70% silver. It dissolves in water with the formation of a colloidal solution.

Недостатками известного способа получения коллоидного металлического серебра являются низкая технологичность и сложность получения целевого продукта с воспроизводимыми свойствами из-за непостоянства состава и неоднородности исходного белкового сырья и продуктов его гидролиза. Кроме того, водные растворы колларгола нестабильны, что не позволяет выпускать колларгол в виде готовых к применению лекарственных форм с длительными сроками хранения. Колларгол выпускается в виде субстанции (порошка), из которой в рецептурных отделах аптек или клиник готовят экстемпоральные формы в виде 1-2% водного раствора, срок годности которого не более 30 дней. Это затрудняет широкое использование колларгола в медицинской и ветеринарной практике. В целом, отметим, что колларгол уже не в полной мере удовлетворяет возросшим требованиям, предъявляемым к современным медицинским и ветеринарным препаратам как по форме выпуска, так и по фармакологическим показателям (специфическая активность, токсичность).The disadvantages of the known method for producing colloidal metallic silver are low manufacturability and the difficulty of obtaining the target product with reproducible properties due to the inconsistency of the composition and heterogeneity of the original protein raw materials and products of its hydrolysis. In addition, aqueous solutions of collargol are unstable, which does not allow the release of collargol in the form of ready-to-use dosage forms with long shelf life. Collargol is available in the form of a substance (powder), from which extemporaneous forms are prepared in the formulations of pharmacies or clinics in the form of a 1-2% aqueous solution, the shelf life of which is no more than 30 days. This complicates the widespread use of collargol in medical and veterinary practice. In general, we note that collargol no longer fully meets the increased requirements for modern medical and veterinary drugs both in terms of release and pharmacological parameters (specific activity, toxicity).

Задачей изобретения является разработка способа получения водорастворимой композиции коллоидных частиц (наночастиц) серебра с улучшенными показателями по антимикробной активности, по токсикологии и по стабильности водного раствора.The objective of the invention is to develop a method for producing a water-soluble composition of colloidal particles (nanoparticles) of silver with improved indicators of antimicrobial activity, toxicology and stability of an aqueous solution.

Поставленная задача решается с помощью способа получения наночастиц серебра, включающего растворение в воде полимера медицинского назначения и соли серебра, восстановление ионов серебра.The problem is solved using the method of producing silver nanoparticles, including dissolving in water a polymer for medical purposes and silver salts, the restoration of silver ions.

Для восстановления ионов серебра полученный раствор подвергают электронно-лучевой обработке путем пропускания через него пучка ускоренных электронов в поглощенной дозе 5-30 килогрей.To restore silver ions, the resulting solution is subjected to electron beam processing by passing through it a beam of accelerated electrons in an absorbed dose of 5-30 kilograms.

Предпочтительно в качестве полимера медицинского назначения используют полимеры с детоксикационным действием поливинилпирролидон или декстран.Preferably, polymers with the detoxifying effect of polyvinylpyrrolidone or dextran are used as a medical polymer.

Предпочтительно в качестве водорастворимой соли серебра используют нитрат серебра, ацетат серебра, карбонат серебра, сульфат серебра.Preferably, silver nitrate, silver acetate, silver carbonate, silver sulfate are used as the water-soluble silver salt.

Предпочтительно готовят раствор полимера с концентрацией 5-40 мас. %.Preferably, a polymer solution with a concentration of 5-40 wt. %

Предпочтительно в раствор полимера вводят раствор соли серебра из расчета конечной концентрации серебра не более 3% и при соотношении серебро/полимер 1/10-1/20.Preferably, a silver salt solution is introduced into the polymer solution based on a final silver concentration of not more than 3% and with a silver / polymer ratio of 1 / 10-1 / 20.

Предпочтительно полученный раствор полимера и соли серебра перемешивают и переливают в плоскую емкость до образования толщины слоя не более 5 см.Preferably, the resulting polymer solution and silver salts are mixed and poured into a flat container until a layer thickness of not more than 5 cm is formed.

В заявляемом способе наносеребро получают электронно-лучевой обработкой водного раствора, содержащего водорастворимый полимер-стабилизатор и водорастворимую соль серебра. Электронно-лучевая обработка заключается в пропускании через раствор пучка ускоренных электронов, получаемых на установке (линейном ускорителе) типа ИЛУ-10. Для обеспечения восстановления ионов серебра используется доза 5-30 кГр (килогрей) или 0,5-3 мРад (мегарад). В момент обработки ускоренными электронами идет процесс образования и формирования стабильных наноразмерных частиц серебра. В предлагаемом решении авторы увидели различие в свойствах частиц наносеребра, полученных востановлением ионов серебра при использовании гамма излучения и потока ускоренных электронов. Преимуществом потока ускоренных электронов является то, что поток ускоренных электронов обладает более мягким биогенным действием по сравнению с жестким гамма-излучением, не вызывает побочных процессов. Поток ускоренных электронов можно более точно дозировать в зависимости от концентрации солей серебра и полимера. В настоящее время линейные ускорители типа ИЛУ разрешены для использования в медицинской промышленности, их используют для стерилизации медицинских препаратов и изделий, для электронно-лучевого синтеза лекарственных препаратов.In the inventive method, nanosilver is obtained by electron beam treatment of an aqueous solution containing a water-soluble stabilizing polymer and a water-soluble silver salt. Electron beam processing consists in passing through a solution a beam of accelerated electrons obtained in a facility (linear accelerator) of the ILU-10 type. To ensure the recovery of silver ions, a dose of 5-30 kGy (kilogray) or 0.5-3 mRad (megarad) is used. At the time of processing by accelerated electrons, the process of formation and formation of stable nanosized particles of silver is in progress. In the proposed solution, the authors saw a difference in the properties of nanosilver particles obtained by the restoration of silver ions using gamma radiation and accelerated electron flux. The advantage of the stream of accelerated electrons is that the stream of accelerated electrons has a softer biogenic effect compared with hard gamma radiation, does not cause side processes. The flow of accelerated electrons can be more accurately metered depending on the concentration of silver and polymer salts. Currently, linear accelerators of the ILU type are approved for use in the medical industry, they are used for sterilization of medical preparations and products, for electron beam synthesis of pharmaceuticals.

Для приготовления водных растворов солей серебра используются реактивы марки ОСЧ, ЧДА, деионизированная или дистиллированная вода.For the preparation of aqueous solutions of silver salts, reagents of the brand OSCH, ChDA, deionized or distilled water are used.

В дистиллированной воде готовят раствор полимера-стабилизатора с концентрацией 5-40 мас. %. В качестве полимера-стабилизатора используют полимеры медицинского назначения с детоксикационным действием поливинилпирролидон медицинский низкомолекулярный (ФСП 42-0345-4368-03) или декстран медицинский.In distilled water, a solution of a polymer stabilizer with a concentration of 5-40 wt. % As a stabilizing polymer, medical polymers with a detoxifying effect are used: medical low molecular weight polyvinylpyrrolidone (FSP 42-0345-4368-03) or medical dextran.

Кроме этих полимеров могут быть использованы и другие полимеры с сертификатами на их использование для производства медицинских, фармацевтических и косметических продуктов.In addition to these polymers, other polymers can be used with certificates for their use in the manufacture of medical, pharmaceutical and cosmetic products.

В отдельной емкости готовят в дистиллированной воде раствор серебра нитрата с концентрацией 0,1-15 мас. %. Раствор соли серебра вносят в раствор полимера из расчета конечной концентрации серебра не более 2,5-3 мас. % и соотношения серебро/полимер 1/10-1/20 (на 1 весовую часть серебра 10-20 частей полимера). Полученный раствор перемешивают и переливают в плоские емкости из стекла или полимерного материала с таким расчетом, чтобы толщина слоя раствора, подвергаемого электронно-лучевой обработке, не превышала 5 см. Такая толщина позволяет проводить качественную обработку всего объема раствора.In a separate container, a solution of silver nitrate with a concentration of 0.1-15 wt. % The silver salt solution is introduced into the polymer solution based on the final silver concentration of not more than 2.5-3 wt. % and the ratio of silver / polymer 1 / 10-1 / 20 (per 1 weight part of silver 10-20 parts of polymer). The resulting solution is mixed and poured into a flat container made of glass or a polymeric material so that the thickness of the layer of the solution subjected to electron beam processing does not exceed 5 cm. This thickness allows high-quality processing of the entire volume of the solution.

Далее раствор подвергают воздействию пучка ускоренных электронов на установке типа ИЛУ-10 с таким расчетом, чтобы поглощенная доза составила 5-30 кГр (килогрей). Величина дозы коррелирует с используемой концентрацией серебра. Для малых концентраций серебра (до 0,3%) достаточно 5 кГр, для больших концентраций (3%) - 30 кГр. В процессе обработки раствор становится темно-коричневого цвета из-за образования коллоидных наночастиц серебра.Next, the solution is exposed to a beam of accelerated electrons in an installation of the ILU-10 type so that the absorbed dose is 5-30 kGy (kilograms). The dose value correlates with the silver concentration used. For low silver concentrations (up to 0.3%), 5 kGy is sufficient; for high concentrations (3%), 30 kGy. During processing, the solution becomes dark brown due to the formation of colloidal silver nanoparticles.

Полноту перехода ионного серебра в коллоидное металлическое серебро проверяют качественной капельной пробой с насыщенным раствором NaCl (Государственная фармакопея СССР, X издание, стр. 746). Ионное серебро при добавлении хлорид-ионов образует характерный белый осадок хлорида серебра, не растворимый в азотной кислоте, но растворимый в избытке раствора аммиака. После обработки раствор переливают в мерную емкость, доводят дистиллированной водой или раствором полимера до необходимой концентрации по серебру. Готовый раствор переливают в емкость из непрозрачного материала. Хранят раствор в герметично закрытом виде в защищенном от света месте.The completeness of the transition of ionic silver to colloidal metallic silver is checked by a quality drop sample with a saturated NaCl solution (USSR State Pharmacopoeia, X edition, p. 746). When chloride ions are added, ionic silver forms a characteristic white precipitate of silver chloride, insoluble in nitric acid, but soluble in an excess of ammonia solution. After processing, the solution is poured into a measuring container, adjusted with distilled water or a polymer solution to the desired silver concentration. The finished solution is poured into a container of opaque material. Store the solution in a hermetically sealed form in a dark place.

Техническим результатом заявляемого изобретения является повышение специфической антимикробной активности, снижение токсичности и повышение стабильности водного раствора наночастиц серебра.The technical result of the claimed invention is to increase specific antimicrobial activity, reduce toxicity and increase the stability of an aqueous solution of silver nanoparticles.

Сущность изобретения далее иллюстрируется примерами.The invention is further illustrated by examples.

Пример 1. Описание способа получения коллоидных наночастиц серебра.Example 1. Description of the method for producing colloidal silver nanoparticles.

В сосуде, снабженном мешалкой, готовят раствор поливинилпирролидона с концентрацией 20 мас. %, интенсивно перемешивают до полного растворения.In a vessel equipped with a stirrer, a solution of polyvinylpyrrolidone with a concentration of 20 wt. %, vigorously stirred until complete dissolution.

В другом сосуде готовят концентрат нитрата серебра с концентрацией 8 мас. %, перемешивают при комнатной температуре до полного растворения. Полученный раствор соли серебра вносят в сосуд с раствором полимера в расчете на 1 весовую часть серебра 15 частей полимера, интенсивно перемешивают и переливают в плоскую емкость из стекла при толщине слоя раствора 5 см. Раствор в емкости подвергают воздействию пучка ускоренных электронов с поглощенной дозой 15 кГр.In another vessel, a silver nitrate concentrate with a concentration of 8 wt. %, stirred at room temperature until completely dissolved. The resulting silver salt solution is introduced into a vessel with a polymer solution per 15 parts by weight of silver; 15 parts of the polymer are intensively mixed and poured into a flat glass container with a solution layer thickness of 5 cm. The solution in the vessel is exposed to an accelerated electron beam with an absorbed dose of 15 kGy .

После обработки раствор переливают в новую емкость и разбавляют дистиллированной водой до концентрации по серебру 2,0 мас %.After processing, the solution is poured into a new container and diluted with distilled water to a silver concentration of 2.0 wt%.

Пример 2. Способ получения по п. 1, только вместо поливинилпирролидона используется декстран медицинский.Example 2. The production method according to claim 1, only medical dextran is used instead of polyvinylpyrrolidone.

Пример 3. Способ получения по п. 1, только вместо нитрата серебра используется ацетат серебра.Example 3. The production method according to p. 1, only silver acetate is used instead of silver nitrate.

Пример 4. Способ получения по п. 1, только вместо 15 кГр раствор подвергают воздействию пучка ускоренных электронов в поглощенной дозе 5 кГр. Дозы меньше 5 кГр могут не обеспечить полного восстановления и превращения ионного серебра в коллоидное серебро.Example 4. The production method according to claim 1, only instead of 15 kGy, the solution is exposed to a beam of accelerated electrons in an absorbed dose of 5 kGy. Doses of less than 5 kGy may not ensure complete recovery and conversion of ionic silver to colloidal silver.

Пример 5. Способ получения по п. 1, только вместо 15 кГр раствор подвергают воздействию пучка ускоренных электронов в поглощенной дозе 30 кГр. Дозы больше 30 кГр могут привести к радиационной деструкции полимера-стабилизатора.Example 5. The production method according to claim 1, only instead of 15 kGy, the solution is exposed to a beam of accelerated electrons in an absorbed dose of 30 kGy. Doses greater than 30 kGy can lead to radiation degradation of the stabilizer polymer.

Пример 6. Способ получения по п. 1, только готовят раствор поливинилпирролидона в концентрации 40 мас. %, и добавляют раствор соли серебра исходя из расчета на 1 весовую часть серебра 20 весовых частей полимера (соотношение серебро/полимер 1/20). Более высокие концентрации полимера трудно растворимы и могут привести к образованию крупных коллоидных частиц и агрегатов.Example 6. The production method according to p. 1, only prepare a solution of polyvinylpyrrolidone at a concentration of 40 wt. %, and add a solution of silver salt based on the calculation of 1 weight part of silver 20 weight parts of a polymer (silver / polymer ratio 1/20). Higher polymer concentrations are difficult to dissolve and can lead to the formation of large colloidal particles and aggregates.

Пример 7. Способ получения по п. 1, только готовят раствор поливинилпирролидона в концентрации 5 мас. %, и добавляют раствор соли серебра исходя из расчета на 1 весовую часть серебра 10 весовых частей полимера (соотношение серебро/полимер 1/10). Использование более низких концентраций малопродуктивно по экономическим соображениям.Example 7. The production method according to p. 1, only prepare a solution of polyvinylpyrrolidone at a concentration of 5 wt. %, and add a solution of silver salt based on the calculation of 1 weight part of silver 10 weight parts of a polymer (silver / polymer ratio 1/10). The use of lower concentrations is unproductive for economic reasons.

Пример 8. Сравнение электронно-микроскопических снимков препаратов.Example 8. Comparison of electron microscopic images of drugs.

На рис. 1 представлены типичные электронно-микроскопические снимки колларгола и препарата, полученного по заявляемому способу. Видно, что по сравнению с колларголом (прототип) препарат, получаемый по заявляемому способу, более мелкодисперсный и однородный.In fig. 1 presents typical electron microscopic images of collargol and a drug obtained by the present method. It can be seen that, compared with collargol (prototype), the drug obtained by the present method is finer and more uniform.

Меньший размер частиц положительно сказывается на седиментационной и агрегативной устойчивости и стабильности водного раствора препарата и на его антимикробной активности.The smaller particle size positively affects the sedimentation and aggregative stability and stability of the aqueous solution of the drug and its antimicrobial activity.

Пример 9. Сравнение антимикробной активности препаратов.Example 9. Comparison of antimicrobial activity of drugs.

Было проведено сравнительное изучение антибактериальной (бактерицидной и бактериостатической) активности колларгола (прототип) и препарата, полученного по заявляемому способу. Водные растворы препаратов перед исследованием были стандартизованы по содержанию серебра, которое составляло 1 мас. % (10 мг/мл). В качестве тест-штаммов использовали следующие бактериальные культуры:A comparative study was conducted of the antibacterial (bactericidal and bacteriostatic) activity of collargol (prototype) and the drug obtained by the present method. Aqueous solutions of the preparations before the study were standardized by the silver content, which was 1 wt. % (10 mg / ml). The following bacterial cultures were used as test strains:

- Escherichia coli - грамотрицательная неспороносная бактерия;- Escherichia coli - gram-negative non-spore-forming bacterium;

- Staphylococcus aureus - грамположительная неспороносная бактерия;- Staphylococcus aureus - gram-positive non-spore-bearing bacterium;

- Candida albicans - дрожжи, эукариотический тип строения клеток. Методика исследования- Candida albicans - yeast, eukaryotic type of cell structure. Research Methodology

Материалы и реактивы:Materials and reagents:

- Физиологический раствор 0,9%;- Saline solution of 0.9%;

- L-бульон - стандартизованная питательная среда (состав среды: триптон - 10 г/л, дрожжевой экстракт - 5 г/л, хлорид натрия - 10 г/л, 0.6% глюкозы, pH - 7,2);- L-broth - standardized nutrient medium (medium composition: tryptone - 10 g / l, yeast extract - 5 g / l, sodium chloride - 10 g / l, 0.6% glucose, pH 7.2);

- Рыбный питательный агар, РПА.- Fish nutrient agar, RPA.

Антимикробную активность препаратов определяли путем подсчета количества жизнеспособных бактерий в колониеобразующих единицах (КОЕ/мл) при культивировании тест-штамма на жидкой питательной среде в присутствии разведений исследуемых препаратов. В качестве контроля была питательная среда с добавлением тест-штамма, но без добавления препарата.The antimicrobial activity of the preparations was determined by counting the number of viable bacteria in colony forming units (CFU / ml) during cultivation of the test strain in a liquid nutrient medium in the presence of dilutions of the studied drugs. As a control, there was a nutrient medium with the addition of a test strain, but without the addition of the drug.

Для определения антимикробной активности препаратов использовали суспензии бактериальных тест-культур с концентрацией - 102-103 КОЕ/мл, которые получали разведением свежеприготовленной суточной культуры в L-бульоне. В пробирки с 10 мл суспензии бактерий добавляли расчетное количество разведения препарата, и инкубировали в термостате на качалке (180 оборотов в минуту) при температуре 37°C. Через 24 часы отбирали пробы суспензии, которые раститровывали с целью определения жизнеспособных бактерий. Для подсчета концентрации жизнеспособных бактерий (колониеобразующие единицы, КОЕ) делали десятикратные разведения образцов на физиологическом растворе и высевали на чашки с РПА, которые инкубировали в термостате при 37°C, и через 20 часов учитывали результаты - подсчитывали число выросших колоний и рассчитывали концентрацию жизнеспособных бактерий в КОЕ/мл суспензии.To determine the antimicrobial activity of the preparations, suspensions of bacterial test cultures with a concentration of 10 2 -10 3 CFU / ml were used, which were obtained by diluting a freshly prepared daily culture in L-broth. In tubes with 10 ml of a suspension of bacteria, the calculated amount of dilution of the preparation was added, and incubated in a thermostat on a shaker (180 rpm) at a temperature of 37 ° C. After 24 hours, suspension samples were taken which were triturated to determine viable bacteria. To calculate the concentration of viable bacteria (colony forming units, CFU), ten-fold dilutions of the samples were made in saline and plated on RPA plates, which were incubated in an incubator at 37 ° C, and after 20 hours the results were taken into account - the number of grown colonies was calculated and the concentration of viable bacteria was calculated in CFU / ml suspension.

Результаты представлены в таблице 1. Образцы препаратов в разведении 10-2 оказывали бактерицидное действие (0, отсутствие роста бактерий тест-штамма), поэтому в таблице не приведены.The results are presented in table 1. Samples of preparations at a dilution of 10 -2 had a bactericidal effect (0, lack of bacterial growth of the test strain), therefore, are not shown in the table.

Figure 00000001
Figure 00000001

Figure 00000002
Figure 00000002

Как видно из данных, представленных в таблице, препарат по заявляемому способу обладает более высокой антимикробной активностью.As can be seen from the data presented in the table, the preparation according to the claimed method has a higher antimicrobial activity.

Пример 10. Сравнительная оценка острой токсичности при внутрибрюшинном введении препаратов.Example 10. Comparative assessment of acute toxicity with intraperitoneal administration of drugs.

Была проведена сравнительная оценка острой токсичности при внутрибрюшинном введении препаратов. Исследование проводили на белых взрослых мышах весом 20-22 г. Водные 25% растворы колларгола и препарата по заявляемому способу в возрастающих дозах вводили внутрибрюшинно мышам до появления летального исхода. Расчет летальных доз делали в пересчете на сухое вещество препаратов в мг на кг массы животного. LD50 вызывала гибель 50% мышей, LD100 вызывала 100% гибель мышей. Результаты приведены в таблице 2.A comparative assessment of acute toxicity was carried out with intraperitoneal administration of drugs. The study was conducted on adult white mice weighing 20-22 g. Aqueous 25% solutions of collargol and the drug according to the present method in increasing doses were administered intraperitoneally to mice until death. The calculation of lethal doses was done in terms of the dry matter of the preparations in mg per kg of animal weight. LD 50 caused the death of 50% of the mice, LD 100 caused 100% death of the mice. The results are shown in table 2.

Figure 00000003
Figure 00000003

Как видно из данных, представленных в таблице, препарат по заявляемому способу менее токсичен.As can be seen from the data presented in the table, the preparation according to the claimed method is less toxic.

Пример 11. Сравнительная оценка стабильности при хранении водных растворов препаратов.Example 11. A comparative assessment of the stability during storage of aqueous solutions of drugs.

Была проведена сравнительная оценка стабильности при хранении водных растворов препаратов. Стабильность при хранении оценивали визуально по наличию осадка и изменению цвета раствора, а также по сохранению антибактериальной активности. Методика определения антибактериальной активности приведена в п. 3. Растворы колларгола готовили из субстанции (сухого порошка) в концентрации 1% (0,7% по серебру), водный раствор препарата по заявляемому способу в той же концентрации готовили из концентрированного раствора, хранившегося в холодильнике, путем разбавления водой. Приготовленные растворы хранили при комнатной температуре в закрытом виде, в защищенном от света месте в течение 3-х месяцев. Визуальная оценка показала, что после хранения в растворе колларгола образовался рыхлый осадок, раствор стал более мутным, изменил цвет с темно-коричневого на темно-серо-коричневый. В растворе препарата, приготовленного по заявляемому способу, осадка не наблюдалось, цвет раствора практически не изменился. Для микробиологического тестирования использовали свежеприготовленные растворы и растворы после хранения.A comparative assessment of the stability during storage of aqueous solutions of the preparations was carried out. Storage stability was assessed visually by the presence of sediment and the color change of the solution, as well as by the preservation of antibacterial activity. The method for determining antibacterial activity is given in paragraph 3. Solutions of collargol were prepared from a substance (dry powder) at a concentration of 1% (0.7% in silver), an aqueous solution of the drug according to the present method in the same concentration was prepared from a concentrated solution stored in a refrigerator , by dilution with water. The prepared solutions were stored at room temperature in a closed form, in a dark place for 3 months. A visual assessment showed that after storage in the collargol solution a loose precipitate formed, the solution became more cloudy, changed color from dark brown to dark gray-brown. In the solution of the drug prepared by the present method, the precipitate was not observed, the color of the solution remained practically unchanged. For microbiological testing, freshly prepared solutions and solutions after storage were used.

Figure 00000004
Figure 00000004

Как видно из данных, представленных в таблице, антимикробная активность у водного раствора колларгола после хранения значительно снизилась, у препарата, полученного по заявляемому способу, практически не изменилась.As can be seen from the data presented in the table, the antimicrobial activity in an aqueous solution of collargol significantly decreased after storage, the drug obtained by the present method, has not changed.

Преимущество заявляемого способа получения водорастворимой композиции коллоидного серебра (наносеребра) заключается в повышении антимикробной активности, снижении токсичности и в повышении стабильности водного раствора.The advantage of the proposed method for producing a water-soluble composition of colloidal silver (nanosilver) is to increase antimicrobial activity, reduce toxicity and increase the stability of an aqueous solution.

Claims (6)

1. Способ получения коллоидных наночастиц серебра, включающий растворение в воде полимера медицинского назначения и соли серебра, восстановление ионов серебра, отличающийся тем, что для восстановления ионов серебра полученный раствор подвергают электронно-лучевой обработке путем пропускания через него пучка ускоренных электронов в поглощенной дозе 5-30 килогрей.1. A method of producing colloidal silver nanoparticles, comprising dissolving a medical polymer and a silver salt in water, reducing silver ions, characterized in that the resulting solution is subjected to electron beam processing to recover silver ions by passing through it a beam of accelerated electrons in an absorbed dose of 5- 30 kilogrey. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве полимера медицинского назначения используют полимеры с детоксикационным действием поливинилпирролидон или декстран.2. The method according to p. 1, characterized in that the polymers with the detoxifying effect of polyvinylpyrrolidone or dextran are used as a medical polymer. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что в качестве водорастворимой соли серебра используют нитрат серебра, ацетат серебра, карбонат серебра, сульфат серебра.3. The method according to p. 1, characterized in that as a water-soluble silver salt using silver nitrate, silver acetate, silver carbonate, silver sulfate. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что готовят раствор полимера с концентрацией 5-40 мас. %.4. The method according to p. 1, characterized in that they prepare a polymer solution with a concentration of 5-40 wt. % 5. Способ по п. 4, отличающийся тем, что в раствор полимера вводят раствор соли серебра из расчета конечной концентрации серебра не более 3 мас. % и при весовом соотношении серебро/полимер 1/10-1/20.5. The method according to p. 4, characterized in that a solution of silver salt is introduced into the polymer solution based on the final silver concentration of not more than 3 wt. % and with a weight ratio of silver / polymer of 1 / 10-1 / 20. 6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что полученный раствор полимера и соли серебра перемешивают и переливают в плоскую емкость до образования толщины слоя, подвергаемого облучению, не более 5 см. 6. The method according to any one of paragraphs. 1-5, characterized in that the resulting polymer solution and silver salts are mixed and poured into a flat container until the thickness of the layer subjected to irradiation, not more than 5 cm
RU2015109567/05A 2015-03-18 2015-03-18 Method of producing colloidal silver nanoparticles RU2602534C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015109567/05A RU2602534C2 (en) 2015-03-18 2015-03-18 Method of producing colloidal silver nanoparticles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015109567/05A RU2602534C2 (en) 2015-03-18 2015-03-18 Method of producing colloidal silver nanoparticles

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2015109567A RU2015109567A (en) 2016-10-10
RU2602534C2 true RU2602534C2 (en) 2016-11-20

Family

ID=57122068

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015109567/05A RU2602534C2 (en) 2015-03-18 2015-03-18 Method of producing colloidal silver nanoparticles

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2602534C2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021211305A1 (en) * 2020-04-15 2021-10-21 Nobel /Noble Elements/ Llc Concentrated dispersions of uniform silver nanoparticles and methods for preparing the same
RU2787382C1 (en) * 2022-05-19 2023-01-09 Общество с ограниченной ответственностью "БиоНова" Antimicrobial component and method for its production

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112059200B (en) * 2020-08-21 2023-04-18 武汉纺织大学 Silver nanoparticles and macro-controllable preparation method thereof

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009128973A2 (en) * 2008-02-02 2009-10-22 Seashell Technology, Llc Methods for the production of silver nanowires
US20120328713A1 (en) * 2009-12-14 2012-12-27 Merle E Olson Articles of Manufacture with Improved Anti-microbial Properties
US8828352B2 (en) * 2007-12-07 2014-09-09 Inktec Co., Ltd. Process for preparation of silver oxide

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8828352B2 (en) * 2007-12-07 2014-09-09 Inktec Co., Ltd. Process for preparation of silver oxide
WO2009128973A2 (en) * 2008-02-02 2009-10-22 Seashell Technology, Llc Methods for the production of silver nanowires
US20120328713A1 (en) * 2009-12-14 2012-12-27 Merle E Olson Articles of Manufacture with Improved Anti-microbial Properties

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021211305A1 (en) * 2020-04-15 2021-10-21 Nobel /Noble Elements/ Llc Concentrated dispersions of uniform silver nanoparticles and methods for preparing the same
RU2787382C1 (en) * 2022-05-19 2023-01-09 Общество с ограниченной ответственностью "БиоНова" Antimicrobial component and method for its production

Also Published As

Publication number Publication date
RU2015109567A (en) 2016-10-10

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Liu et al. Synthesis of polyethylenimine (PEI) functionalized silver nanoparticles by a hydrothermal method and their antibacterial activity study
Samadi et al. Synthesis and antimicrobial effects of silver nanoparticles produced by chemical reduction method
CN103567431B (en) A kind of nano-class silver colloidal solution and preparation method thereof
Salem et al. Formulation and evaluation of silver nanoparticles as antibacterial and antifungal agents with a minimal cytotoxic effect
Yang et al. Synthesis and characterization of dextran-capped silver nanoparticles with enhanced antibacterial activity
JP2010521585A (en) Method for producing colloidal solution of metal nanoparticles and metal nanoparticles produced thereby
RU2341291C1 (en) Bactericidal solution and method of production thereof
RU2602534C2 (en) Method of producing colloidal silver nanoparticles
Ristig et al. Synthesis, characterization and in vitro effects of 7 nm alloyed silver–gold nanoparticles
Marpu et al. Photochemical formation of chitosan-stabilized near-infrared-absorbing silver Nanoworms: A “Green” synthetic strategy and activity on Gram-negative pathogenic bacteria
Kuntyi et al. Sonoelectrochemical synthesis of silver nanoparticles in sodium polyacrylate solution
TWI337892B (en)
KR100970805B1 (en) Preparing Method Of Colloid Having Ag Nano-Particle and Colloid Having Ag Nano-Particle Using The Same
US9162287B2 (en) Biocompatible confeito-like gold nanoparticles, method for making the same, and their biomedical applications
RU2602741C2 (en) Method of producing water-soluble composition of silver nanoparticles
Li et al. Hyaluronan/Tween 80-assisted synthesis of silver nanoparticles for biological application
CN114059047A (en) Method for constructing antibacterial micro-nano structure on surface of metal substrate
Menéndez Miranda et al. Colloidal silver nanoparticles obtained via radiolysis: Synthesis optimization and antibacterial properties
RU2659381C1 (en) Method for obtaining concentrated colloid silver solution
RU2618270C1 (en) Method of producing solvent solutions of nanoparticles of silver with natural restorator
Singh et al. Synthesis and degradation mechanism of renally excretable gold core–shell nanoparticles for combined photothermal and photodynamic therapy
Samoilova et al. Regulation of the sizes of silver nanoparticles stabilized with a maleic acid copolymer and the prospect of their biotechnological use
US20080031938A1 (en) Biocidal materials for treatment against pathogens
CN112675198B (en) Preparation method of novel silver nanocluster-ferritin bionic drug, drug and application
Prozorova et al. Antimicrobial activity of silver—poly (1-vinyl-1, 2, 4-triazole) nanocomposites