RU2794900C1 - METHOD FOR PRODUCING ANTIMICROBIAL COMPOSITE NANOSTRUCTURE BOEMITE-SILVER OR BAYERITE-SILVER AND METHOD FOR PRODUCING ANTIMICROBIAL COMPOSITE NANOSTRUCTURE γ-ALUMINUM-SILVER OXIDE - Google Patents

METHOD FOR PRODUCING ANTIMICROBIAL COMPOSITE NANOSTRUCTURE BOEMITE-SILVER OR BAYERITE-SILVER AND METHOD FOR PRODUCING ANTIMICROBIAL COMPOSITE NANOSTRUCTURE γ-ALUMINUM-SILVER OXIDE Download PDF

Info

Publication number
RU2794900C1
RU2794900C1 RU2022107930A RU2022107930A RU2794900C1 RU 2794900 C1 RU2794900 C1 RU 2794900C1 RU 2022107930 A RU2022107930 A RU 2022107930A RU 2022107930 A RU2022107930 A RU 2022107930A RU 2794900 C1 RU2794900 C1 RU 2794900C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nanostructures
silver
nanoparticles
antimicrobial
aluminum
Prior art date
Application number
RU2022107930A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Сергеевич Ложкомоев
Сергей Олегович Казанцев
Ольга Владимировна Бакина
Константин Владимирович Сулиз
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН)
Application granted granted Critical
Publication of RU2794900C1 publication Critical patent/RU2794900C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: chemical technology.
SUBSTANCE: group of inventions relates to chemical technology and can be used in the production of aluminum oxide/hydroxide composite nanostructures intended for use as components of sorption-antimicrobial materials for water purification and disinfection, treatment of wound infections, as well as in catalysis processes. A method for obtaining an antimicrobial composite nanostructure of the chemical formula AlOOH/Ag or Al(OH)3/Ag is disclosed, including the preparation of Al/Ag bimetallic nanoparticles with a given Ag content by electric explosion of aluminum and silver wires twisted together and aqueous oxidation of the resulting Al/Ag bimetallic nanoparticles, at in this case, the mentioned Al/Ag nanoparticles with an Ag content of 9 at.% is obtained by the method of electric explosion of two aluminum wires with a diameter of 0.35±0.01 mm and one silver wire with a diameter of 0.15±0.01 mm twisted together. Also a method for producing an antimicrobial composite nanostructure of gamma alumina is disclosed.
EFFECT: group of inventions provides obtaining a low-toxic sorption-antimicrobial material with improved antimicrobial properties.
8 cl, 5 dwg, 2 tbl, 6 ex

Description

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИFIELD OF TECHNOLOGY

Группа изобретений относится к химической технологии и может быть использована в производстве композитных наноструктур оксидов/гидроксидов алюминия, предназначенных для использования в качестве компонентов сорбционно-антимикробных материалов для очистки воды и обеззараживания, лечения раневых инфекций, а также в процессах катализа.SUBSTANCE: group of inventions relates to chemical technology and can be used in the production of aluminum oxide/hydroxide composite nanostructures intended for use as components of sorption-antimicrobial materials for water purification and disinfection, treatment of wound infections, as well as in catalysis processes.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ PRIOR ART

Оксиды алюминия благодаря низкой токсичности, положительному заряду поверхности, биоинертности и развитой поверхности находят широкое применение в качестве адсорбентов. Они обладают низкой стоимостью и в зависимости от условий получения способны приобретать различную морфологию, состав, заданный набор поверхностных центров.Due to their low toxicity, positive surface charge, bioinertness, and developed surface, aluminum oxides are widely used as adsorbents. They have a low cost and, depending on the production conditions, are capable of acquiring a different morphology, composition, and a given set of surface centers.

Известен продукт в виде агломератов оксигидроксидов металлов, выбранных из группы, состоящей из Al, Fe, Mg, Ti или их смеси [RU2560432C2, опубл. 20.08.2015]. Изобретение обеспечивает получение агломератов оксигидратов, которые могут быть использованы в качестве сорбентов или в качестве средства, обладающего ранозаживляющей и антибактериальной активностью, а также для угнетения пролиферативной активности опухолевых клеток. Продукт также раскрыт в Международной заявке [WO2014189412 (A1) ― 2014-11-27].Known product in the form of agglomerates of metal oxyhydroxides selected from the group consisting of Al, Fe, Mg, Ti or mixtures thereof [RU2560432C2, publ. 20.08.2015]. EFFECT: invention provides obtaining agglomerates of oxyhydrates, which can be used as sorbents or as an agent having wound healing and antibacterial activity, as well as for inhibiting the proliferative activity of tumor cells. The product is also disclosed in International Application [WO2014189412 (A1) - 2014-11-27].

К недостаткам вышеприведенного продукта относится отсутствие выраженного бактерицидного эффекта в виду отсутствия в составе антимикробных агентов. В результате адсорбции бактерий указанными материалами возможно биообрастание. The disadvantages of the above product include the lack of a pronounced bactericidal effect due to the absence of antimicrobial agents in the composition. As a result of the adsorption of bacteria by these materials, biofouling is possible.

Решением может стать использование в качестве антимикробного агента наночастиц серебра, которые на сегодняшний день считаются наилучшими антибактериальными наночастицами, применяющиеся в составе перевязочных материалов, стекол, керамических покрытий, покрытий на имплантатах и фильтровальных мембран [Xu, Y., Zhou, F., Zhang, T., Lin, L., Wu, J., Zhang, M., & Chen, H. (2019). Advances in Preparation and Application of Supported Nano-Silver Composites. Nanoscience and Nanotechnology Letters, 11(11), 1477-1488.]. The solution could be the use of silver nanoparticles as an antimicrobial agent, which are currently considered the best antibacterial nanoparticles used in dressings, glasses, ceramic coatings, coatings on implants and filter membranes [Xu, Y., Zhou, F., Zhang, T., Lin, L., Wu, J., Zhang, M., & Chen, H. (2019). Advances in Preparation and Application of Supported Nano-Silver Composites. Nanoscience and Nanotechnology Letters, 11(11), 1477-1488.].

Известен вариант выполнения фильтрующего материала для газообразной среды [WO 2009031944 А2, 2009], который содержит в качестве основы нетканый полимерный волокнистый материал, на волокнах которой закреплены частицы гидрата оксида алюминия. Материал дополнительно содержит антимикробную добавку, представленную азотнокислым серебром. К недостаткам этого материала можно отнести использование ионного серебра.A variant of a filter material for a gaseous medium is known [WO 2009031944 A2, 2009], which contains as a base a non-woven polymeric fibrous material, on the fibers of which particles of aluminum oxide hydrate are fixed. The material additionally contains an antimicrobial additive represented by silver nitrate. The disadvantages of this material include the use of ionic silver.

К недостаткам вышеприведенного материала и способа его получения относится использование в качестве антимикробной добавки азотнокислого серебра. Азотнокислое серебро является хорошо растворимым соединением, в связи с чем, при контакте с водой способно выделять большое количество ионов Ag+, оказывающих токсическое действие. Также из-за высокой растворимости азотнокислого серебра отсутствует пролонгированное антимикробное действие в водных обновляющихся средах.The disadvantages of the above material and the method of its production include the use of silver nitrate as an antimicrobial additive. Silver nitrate is a highly soluble compound, and therefore, upon contact with water, it can release a large amount of Ag + ions, which have a toxic effect. Also, due to the high solubility of silver nitrate, there is no prolonged antimicrobial action in aqueous renewing media.

Известна медицинская структура [US 2008026041 A1, 2008], включающая наряду с нановолокнами оксида алюминия, вторыми волокнами, смешанными с нановолокнами оксида алюминия, частицы, распределенные на нановолокнах оксида алюминия. Вышеупомянутые частицы могут представлять собой бактерицидное средство - ионы серебра.Known medical structure [US 2008026041 A1, 2008], which includes, along with nanofibers of aluminum oxide, the second fibers mixed with nanofibers of aluminum oxide, particles distributed on the nanofibers of aluminum oxide. The above particles may be a bactericidal agent - ions silver.

К недостаткам вышеприведенного также относится использование в качестве антимикробной добавки азотнокислого серебра.The disadvantages of the above also include the use of silver nitrate as an antimicrobial additive.

Известен сорбционно-бактерицидный материал, медицинский сорбент на его основе и способ его получения [RU 2426557 C1, опубл. 20.08.2011], включающий нанесение на слой основы из нетканого полимерного волокнистого материала частиц материала на основе алюминия в виде водной или водно-спиртовой суспензии, с последующим гидролизом частиц материала на основе алюминия, и дополнительно обработку полученного материала – волокна с осажденными на них частицами гидрата оксида алюминия – неорганическим бактерицидным компонентом и частицами коллоидного серебра для сорбирования последнего на частицах гидрата оксида алюминия, причем обработку осуществляют пропиткой раствором неорганического бактерицидного компонента или разбрызгиванием последнего на материал; на одной из фигур показан агломерат частиц гидрата оксида алюминия с сорбированными частицами коллоидного серебра, которые видны по периферии агломерата в виде более плотных округлых вкраплений (снимок сделан методом просвечивающей электронной микроскопии).Known sorption-bactericidal material, medical sorbent based on it and a method for its production [EN 2426557 C1, publ. 08/20/2011], which includes applying particles of aluminum-based material in the form of an aqueous or water-alcohol suspension to a base layer of non-woven polymeric fibrous material, followed by hydrolysis of particles of aluminum-based material, and additional processing of the resulting material - fibers with particles deposited on them aluminum oxide hydrate - an inorganic bactericidal component and particles of colloidal silver for sorbing the latter on particles of aluminum oxide hydrate, and the treatment is carried out by impregnation with a solution of an inorganic bactericidal component or by spraying the latter onto the material; one of the figures shows an agglomerate of particles of aluminum oxide hydrate with sorbed particles of colloidal silver, which are visible along the periphery of the agglomerate in the form of denser rounded inclusions (the image was taken by transmission electron microscopy).

К недостаткам вышеприведенного относится способ получения и нанесения коллоидного серебра заключающийся в восстановлении Ag раствора азотнокислого серебра танином в боратном буфере. В результате коллоидный раствор серебра, напыляемый на материал, представляет собой смесь частиц коллоидного серебра, танина и буферного раствора на основе тетрабората натрия. Молекулы танина являются крупными органическими молекулами, которые хорошо адсорбируются на поверхности частиц гидрата оксида алюминия и способны экранировать положительный заряд поверхности необходимый для электрокинетического улавливания бактерий [Lozhkomoev, A. S., Savel’ev, G. G., Svarovskaya, N. V., & Lerner, M. I. (2009). Adsorption of negative eosin ions, Tannin molecules, and latex spheres on aluminum oxohydroxide nanofibers. Russian Journal of Applied Chemistry, 82(4), 581-586.]. Соли тетрабората натрия могут привести к уменьшению толщины двойного электрического слоя частиц гидрата оксида алюминия за счет добавления в систему дополнительных противоионов, что так же скажется на ухудшении электрокинетических сил взаимодействия оксида с бактериальными клетками.The disadvantages of the above include a method for obtaining and applying colloidal silver, which consists in the reduction of Ag solution of silver nitrate with tannin in a borate buffer. As a result, the colloidal silver solution sprayed onto the material is a mixture of colloidal silver particles, tannin, and a buffer solution based on sodium tetraborate. Tannin molecules are large organic molecules that are well adsorbed on the surface of alumina hydrate particles and are able to shield the positive surface charge necessary for electrokinetic trapping of bacteria [Lozhkomoev, AS, Savel'ev, GG, Svarovskaya, NV, & Lerner, MI (2009). Adsorption of negative eosin ions, Tannin molecules, and latex spheres on aluminum oxohydroxide nanofibers. Russian Journal of Applied Chemistry, 82(4), 581-586]. Sodium tetraborate salts can lead to a decrease in the thickness of the electric double layer of aluminum oxide hydrate particles due to the addition of additional counterions to the system, which will also affect the deterioration of the electrokinetic forces of interaction between the oxide and bacterial cells.

Известен способ получения антимикробных композитных наноструктур Al2O3 ×H2O/Ag из биметаллических наночастиц Al/Ag, полученных совместным электрическим взрывом Al и Ag проволочек, раскрытый авторами Lozhkomoev Aleksandr, Pervikov Alexander,a Bakina Olga, Kazantsev Sergeya and Gotman Irena в статье Synthesis of antimicrobial AlOOH–Ag composite nanostructures by water oxidation of bimetallic Al–Ag nanoparticles [RSC Adv., 2018, 8, 36239–36244]; в котором предварительно осуществляют синтез биметаллических наночастиц Ag–Al методом электрического взрыва витых проволок в атмосфере аргона при давлении 2×105 Па: серебряной проволоки с диаметром d ¼ 0,15 мм и алюминиевой проволоки диаметром d ¼ 0,35 мм, обе длиной 80 мм; Атомное отношение Al к Ag в проволоках составляло около 85 ат. % Al и 15 ат% Ag. Затем осуществляют водное окисление полученных биметаллических наночастиц Ag–Al; реакцию биметаллических наночастиц Ag–Al проводят в разбавленной водной суспензии: 1 г Ag–Al нанопорошка, взвешенного в 100 мл деионизированной воды, помещали в теплоизолированном стеклянном реакторе, оборудованном комбинированным pH-электродом (ESK-10601) и датчиком температуры (DTS-4- 01); суспензию нагревали от 23 до 67°С при нагревании со скоростью 1,0 C в минуту, при непрерывном перемешивании. A known method for producing antimicrobial composite Al 2 O 3 ×H 2 O/Ag nanostructures from bimetallic Al/Ag nanoparticles obtained by a joint electric explosion of Al and Ag wires, disclosed by the authors Lozhkomoev Aleksandr, Pervikov Alexander, a Bakina Olga, Kazantsev Sergeya and Gotman Irena in article Synthesis of antimicrobial AlOOH–Ag composite nanostructures by water oxidation of bimetallic Al–Ag nanoparticles [RSC Adv., 2018, 8, 36239–36244]; in which bimetallic Ag–Al nanoparticles are preliminarily synthesized by the electric explosion of twisted wires in an argon atmosphere at a pressure of 2 × 10 5 Pa: silver wire with a diameter of d ¼ 0.15 mm and aluminum wire with a diameter of d ¼ 0.35 mm, both 80 mm; The atomic ratio of Al to Ag in the wires was about 85 at. % Al and 15 at % Ag. Then, water oxidation of the obtained Ag–Al bimetallic nanoparticles is carried out; The reaction of bimetallic Ag–Al nanoparticles is carried out in a dilute aqueous suspension: 1 g of Ag–Al nanopowder, weighed in 100 ml of deionized water, was placed in a heat-insulated glass reactor equipped with a combined pH electrode (ESK-10601) and a temperature sensor (DTS-4- 01); the suspension was heated from 23 to 67°C at a heating rate of 1.0 C per minute, with continuous stirring.

К недостаткам вышеприведенного можно отнести то, что используют частицы Al/Ag с атомным содержанием Ag 15 ат. %, которые содержат избыточное количество Ag, что в свою очередь влияет на величину удельной поверхности синтезируемых из них наноструктур, их токсичность и стоимость.The disadvantages of the above include the fact that Al/Ag particles with an atomic content of Ag 15 at. %, which contain an excess amount of Ag, which in turn affects the specific surface area of nanostructures synthesized from them, their toxicity and cost.

Таким образом, всё ещё существует потребность в получении наноструктур на основе оксида алюминия Al2O3 при сравнимой эффективности антимикробного действия, обладающие меньшим содержанием серебра, меньшей токсичностью и более низкой стоимостью. Thus, there is still a need to obtain nanostructures based on aluminum oxide Al 2 O 3 with comparable antimicrobial efficiency, lower silver content, lower toxicity and lower cost.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯDISCLOSURE OF THE INVENTION

Задачей изобретения является разработка способа получения композитных наноструктур состава Al2O3 ⋅ xH2O/Ag, где х=1,5-3,2 и γ-Al2O3/Ag с уменьшенным количеством частиц серебра на поверхности наноструктуры.The objective of the invention is to develop a method for obtaining composite nanostructures of the composition Al 2 O 3 ⋅ xH 2 O/Ag, where x=1.5-3.2 and γ-Al 2 O 3 /Ag with a reduced number of silver particles on the surface of the nanostructure.

Технический результат - низкотоксичный сорбционно-антимикробный материал с улучшенными антимикробными свойствами (при меньшей концентрации серебра в наноструктурах лучший антимикробный эффект). EFFECT: low-toxic sorption-antimicrobial material with improved antimicrobial properties (better antimicrobial effect at lower silver concentration in nanostructures).

Дополнительный технический результат – получение структур без дополнительных химических реагентов (в реакции участвуют только наночастицы и вода) и отсутствие в полученном продукте примесей характерных для материалов, полученных модификацией растворами коллоидного серебра.An additional technical result is the production of structures without additional chemical reagents (only nanoparticles and water participate in the reaction) and the absence in the resulting product of impurities characteristic of materials obtained by modification with colloidal silver solutions.

Еще один технический результат - возможность варьированием морфологии наноструктур Al2O3 ⋅ xH2O/Ag за счет изменения условий протекания реакции наночастиц Al/Ag с водой (соотношение воды и реагирующих наночастиц, температура, давление), что обеспечивает контролируемую антибактериальную активность получаемого продукта.Another technical result is the possibility of varying the morphology of Al 2 O 3 ⋅ xH 2 O/Ag nanostructures by changing the conditions for the reaction of Al/Ag nanoparticles with water (ratio of water and reacting nanoparticles, temperature, pressure), which ensures controlled antibacterial activity of the resulting product .

Поставленная задача достигается тем, что как и известный предлагаемый способ получения наноструктур на основе композита Al2O3 ⋅ xH2O/Ag , где х =1,5-3,2, включает:The task is achieved by the fact that, like the well-known proposed method for obtaining nanostructures based on the Al 2 O 3 ⋅ xH 2 O/Ag composite, where x = 1.5-3.2, includes:

– получение биметаллических наночастиц Al/Ag методом электровзрыва алюминиевых и серебряных проволок с требуемым содержанием Ag; – production of Al/Ag bimetallic nanoparticles by electroexplosion of aluminum and silver wires with the required Ag content;

– водное окисление полученных наночастиц Al/Ag до образования упомянутых наноструктур.– aqueous oxidation of the resulting Al/Ag nanoparticles to form the mentioned nanostructures.

Новым является то, что для получения биметаллических наночастиц Al/Ag с содержанием Ag около 9 ат %. их получают электровзрывом свитых вместе двух алюминиевых проволок диаметром 0,35±0,01 мм и одной серебряной проволоки диаметром 0,15±0,01 мм.What is new is that in order to obtain bimetallic Al/Ag nanoparticles with an Ag content of about 9 at %. they are obtained by electric explosion of two aluminum wires with a diameter of 0.35 ± 0.01 mm and one silver wire with a diameter of 0.15 ± 0.01 mm twisted together.

При этом для получения наноструктур на основе композита Al2O3 ⋅ xH2O/Ag с заданной морфологией и характеристиками водное окисление упомянутых наночастиц Al/Ag осуществляют:At the same time, to obtain nanostructures based on the Al 2 O 3 ⋅ xH 2 O/Ag composite with a given morphology and characteristics, aqueous oxidation of the mentioned Al/Ag nanoparticles is carried out:

либо в избытке воды с концентрацией наночастиц Al/Ag 1±0,1 масс. %, содержащих 9 ат. % Ag, при температуре 40-90 °С, предпочтительно 60 °С, и выдержке при данной температуре 30-90 минут, предпочтительно 60 минут, для получения композитной наноструктуры в форме агломератов нанолистов мелкокристаллического бемита химической формулы AlOOH/Ag с наночастицами серебра со средним размером до 17 нм, преимущественно распложенными в полости, формирующейся после растворения Al в частице; or in excess water with a concentration of Al/Ag nanoparticles of 1±0.1 wt. % containing 9 at. % Ag, at a temperature of 40-90 °C, preferably 60 °C, and holding at this temperature for 30-90 minutes, preferably 60 minutes, to obtain a composite nanostructure in the form of agglomerates of fine-crystalline boehmite nanosheets of the chemical formula AlOOH / Ag with silver nanoparticles with an average up to 17 nm in size, predominantly located in the cavity formed after the dissolution of Al in the particle;

либо во влажном воздухе при 40-80 °С, предпочтительно 60 °С, и относительной влажности 60-90 %, предпочтительно 80 °С, для формирования композитной наноструктуры в виде гексагональных стержней байерита химической формулы Al(OH)3/Ag и скопления наночастиц серебра на поверхности стержней со средним размером до 19 нм, стабилизированных гидроксидом алюминия; or in moist air at 40-80 °C, preferably 60 °C, and relative humidity of 60-90%, preferably 80 °C, to form a composite nanostructure in the form of hexagonal bayerite rods of the chemical formula Al(OH) 3 /Ag and accumulation of nanoparticles silver on the surface of rods with an average size of up to 19 nm , stabilized with aluminum hydroxide;

либо в гидротермальных условиях наночастиц Al/Ag при температуре 150-250 °С, предпочтительно 200 °С, и времени выдержки в автоклаве не менее 3 часов предпочтительно 3 часа для формирования композитной наноструктуры в форме нанопластинок бемита с наночастицами серебра со средним размером до 22 нм, химической формулы AlOOH/Ag. or under hydrothermal conditions of Al/Ag nanoparticles at a temperature of 150-250 °C, preferably 200 °C, and holding time in an autoclave for at least 3 hours, preferably 3 hours to form a composite nanostructure in the form of boehmite nanoplatelets with silver nanoparticles with an average size of up to 22 nm , chemical formula AlOOH/Ag.

Поставленная задача достигается также тем, что для получения композитной наноструктуры γ-Al2O3/Ag осуществляют последующую термическую обработку вышеописанных продуктов окисления наночастиц Al/Ag – синтезированных композитных наноструктур Al2O3 ⋅ xH2O/Ag с двумя разными вышеописанными кристаллическими модификациями - бемит и байерит и тремя типами морфологий до образования гамма-оксида алюминия и миграции частиц серебра на поверхность наноструктур и уменьшения их среднего размера, что приводит к увеличению площади поверхности наночастиц серебра и соответственно к увеличению концентрации ионов Ag+ . The task is also achieved by the fact that in order to obtain a composite nanostructure γ-Al 2 O 3 /Ag, subsequent heat treatment of the above described products of oxidation of Al/Ag nanoparticles is carried out - synthesized composite nanostructures Al 2 O 3 ⋅ xH 2 O/Ag with two different crystalline modifications described above - boehmite and bayerite and three types of morphologies before the formation of gamma-aluminum oxide and the migration of silver particles to the surface of nanostructures and a decrease in their average size, which leads to an increase in the surface area of silver nanoparticles and, accordingly, to an increase in the concentration of Ag + ions .

Причем термообработку синтезированных наноструктур осуществляют при температуре 500±30 °С в течение не менее 2 часов, что не приводит к существенным изменениям морфологии вышеописанных синтезированных наноструктур состава Al2O3 ⋅ xH2O/Ag , при этом наночастицы серебра мигрируют на поверхность частиц и происходит фазовый переход бемита и байерита в гамма-Al2O3.Moreover, the heat treatment of the synthesized nanostructures is carried out at a temperature of 500 ± 30 °C for at least 2 hours, which does not lead to significant changes in the morphology of the above-described synthesized nanostructures of the Al 2 O 3 ⋅ xH 2 O/Ag composition, while the silver nanoparticles migrate to the surface of the particles and there is a phase transition of boehmite and bayerite to gamma-Al 2 O 3 .

При этом получают антимикробные композитные наноструктуры, представляющие собой наноструктуры γ-Al2O3 с частицами серебра на своей поверхности со средним размером не более 15-17 нм, величиной удельной поверхности наноструктур 200-225 м2/г, со средним размером пор 4-5 нм, объёмом пор 0,241-0,605 см3/г, дзета-потенциалом при рН 7,2 – 5-14 мВ, со средним размером наноструктур 192-740 нм.At the same time, antimicrobial composite nanostructures are obtained, which are γ-Al 2 O 3 nanostructures with silver particles on their surface with an average size of not more than 15-17 nm, a specific surface area of nanostructures of 200-225 m 2 /g, with an average pore size of 4- 5 nm, pore volume 0.241-0.605 cm 3 /g, zeta potential at pH 7.2 - 5-14 mV, with an average nanostructure size of 192-740 nm.

Предлагаемые в настоящем изобретении условия электровзрыва позволили получить бикомпонентный нанопорошок Al/Ag с меньшим содержанием серебра по отношению к прототипу, количество которого в порошке составило около 9 ат. %. The electric explosion conditions proposed in the present invention made it possible to obtain a bicomponent Al/Ag nanopowder with a lower silver content relative to the prototype, the amount of which in the powder was about 9 at. %.

Получение наночастиц Al/Ag с содержанием Ag 9 ат. % из двух проволочек как в прототипе, предполагало бы использование алюминиевого проводника диаметром ~0,5 мм. Использование проводника с такой толщиной приводит к поверхностному пробою и понижению введенной энергии. В результате образуется большое количество крупных частиц микронного размера, выход нанопорошка значительно уменьшается. Уменьшение диаметра серебряного проводника приводит к уменьшению выхода нанопорошка и частым обрывам проволоки, обусловленные особенностями технологии намотки подачи проволоки во взрывную камеру.Preparation of Al/Ag nanoparticles with an Ag content of 9 at. % of two wires, as in the prototype, would suggest the use of an aluminum conductor with a diameter of ~0.5 mm. The use of a conductor with such a thickness leads to surface breakdown and a decrease in the input energy. As a result, a large number of large micron-sized particles are formed, and the yield of nanopowder is significantly reduced. Reducing the diameter of the silver conductor leads to a decrease in the yield of nanopowder and frequent wire breaks, due to the peculiarities of the technology of winding the wire feed into the explosion chamber.

Предлагаемые в настоящем изобретении условия окисления водой наночастиц состава Al/Ag (Ag около 9 ат. %) позволили получить антимикробные наноструктуры состава Al2O3 ⋅ xH2O/Ag , где х =1,5-3,2, с тремя типами морфологий:Proposed in the present invention, the conditions for the oxidation of Al/Ag nanoparticles (Ag about 9 at. %) with water made it possible to obtain antimicrobial nanostructures of the Al 2 O 3 ⋅ xH 2 O/Ag composition, where x = 1.5-3.2, with three types morphologies:

– агломераты нанолистов, которые могут быть использованы в качестве сорбционных антимикробных агентов в динамических режимах фильтрации и в качестве компонентов перевязочных материалов благодаря высокой удельной поверхности и доступной системой пор для различных адсорбатов;– nanosheet agglomerates, which can be used as sorption antimicrobial agents in dynamic filtration modes and as components of dressings due to their high specific surface area and accessible pore system for various adsorbates;

– гексагональные стержни, которые могут быть использованы в качестве осушителей, носителей катализаторов, где требования предъявляются к антимикробной активности; – hexagonal rods that can be used as desiccants, catalyst carriers, where antimicrobial activity is required;

– нанопластинки, которые могут быть использованы в качестве наполнителей полимеров для придания им антимикробных свойств (краски, мази, гели), где требования предъявляются к седиментационной устойчивости компонентов.– nanoplates that can be used as polymer fillers to give them antimicrobial properties (paints, ointments, gels), where requirements are placed on the sedimentation stability of the components.

Кроме того предлагаемые режимы последующей термической обработки (прокаливание при температурах 500±30 °С) всех трех типов вышеописанных наноструктур не приводит к существенному изменению их морфологии в конечном продукте, но способствует миграции частиц серебра на их поверхность, фазовому переходу бемита и байерита в γ-Al2O3 и уменьшению среднего размера частиц серебра: In addition, the proposed modes of subsequent heat treatment (calcination at temperatures of 500 ± 30 °C) of all three types of the above nanostructures does not lead to a significant change in their morphology in the final product, but promotes the migration of silver particles to their surface, the phase transition of boehmite and bayerite to γ- Al 2 O 3 and a decrease in the average particle size of silver:

– в нанолистах до 15 нм,– in nanosheets up to 15 nm,

– в наностержнях – до 17 нм,– in nanorods – up to 17 nm,

– в нанопластинах – до 17 нм.– in nanoplates – up to 17 nm.

Миграция частиц серебра на периферию частиц Al2O3 приводит к снижению минимальной ингибирующей концентрации наноструктур в гамма-модификации в 3-7 раз по отношению к исходным наноструктурам на примере бактерий E.coli и S.aureus.The migration of silver particles to the periphery of Al 2 O 3 particles leads to a decrease in the minimum inhibitory concentration of nanostructures in the gamma modification by a factor of 3-7 in relation to the initial nanostructures on the example of E.coli and S.aureus bacteria.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Фиг. 1 – Приведены изображения, полученные методом просвечивающей электронной микроскопии (а, б, в), и результаты рентгенофазового анализа (г, д, е) для агломератов нанолистов мелкокристаллического бемита с наночастицами серебра (а, г), гексагональных стержней байерита со скоплениями наночастиц серебра на их поверхности (б, д) и нанопластинок бемита с наночастицами серебра (в, е).Fig. 1 - The images obtained by transmission electron microscopy (a, b, c) and the results of X-ray phase analysis (d, e, f) for agglomerates of fine-crystalline boehmite nanosheets with silver nanoparticles (a, d), hexagonal bayerite rods with accumulations of silver nanoparticles are shown. on their surface (b, e) and boehmite nanoplatelets with silver nanoparticles (c, f).

Фиг. 2 – Приведены изображения, полученные методом просвечивающей электронной микроскопии (а, б, в), и результаты рентгенофазового анализа (г, д, е) после термической обработке при 500 °С агломератов нанолистов мелкокристаллического бемита с наночастицами серебра (а, г), гексагональных стержней байерита и скоплений наночастиц серебра (б, д) и нанопластинок бемита с наночастицами серебра (в, е).Fig. 2 - The images obtained by transmission electron microscopy (a, b, c) and the results of X-ray phase analysis (d, e, f) after heat treatment at 500 °C of fine-crystalline boehmite nanosheets with silver nanoparticles (a, d), hexagonal bayerite rods and accumulations of silver nanoparticles (b, e) and boehmite nanoplatelets with silver nanoparticles (c, f).

Фиг. 3 – Показана зависимость минимальной ингибирующей концентрации наноструктур состава Al2O3 ⋅ xH2O/Ag и γ-Al2O3/Ag от температуры прокаливания по отношению к E.coli и MRSA.Fig. 3 - The dependence of the minimum inhibitory concentration of Al 2 O 3 ⋅ xH 2 O/Ag and γ-Al 2 O 3 /Ag nanostructures on the calcination temperature with respect to E. coli and MRSA is shown.

Фиг. 4 – Кинетические кривые миграции ионов серебра из наноструктур Al2O3 ⋅ x H2O/Ag (сплошная линия) и γ-Al2O3/Ag (пунктирная линия).Fig. 4 – Kinetic curves of silver ion migration from Al 2 O 3 ⋅ x H 2 O/Ag nanostructures (solid line) and γ-Al 2 O 3 /Ag (dashed line).

Фиг. 5 – Жизнеспособность линии клеток 3Т3 при инкубировании с полученными наноструктурами состава Al2O3 ⋅ xH2O/Ag и γ-Al2O3/Ag в течение 24 часов.Fig. 5 – Viability of the 3T3 cell line upon incubation with the obtained nanostructures of the composition Al 2 O 3 ⋅ xH 2 O/Ag and γ-Al 2 O 3 /Ag for 24 hours.

Таблица 1. Физико-химические характеристики наноструктур, полученных при окислении водой нанопорошка Al/Ag, содержащего 9 ат. % Ag, в различных условиях.Table 1. Physicochemical characteristics of nanostructures obtained by water oxidation of Al/Ag nanopowder containing 9 at. % Ag, under various conditions.

Таблица 2. Физико-химические характеристики наноструктур после термической обработке при 500 °С.Table 2. Physicochemical characteristics of nanostructures after heat treatment at 500°C.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯIMPLEMENTATION OF THE INVENTION

Предварительно получали Al/Ag с уменьшенным содержанием серебра, количество которого в порошке должно составить около 9 ат. %. С этой целью скручивались 3 проволоки: 2 алюминиевые диаметром по 0,35 мм и одна серебряная диаметром 0,15 мм. Далее проволока подавалась в электровзрывную камеру установки УДП-2М [http://www.nanosized-powders.com/technology/technologies/equipment.php], предварительно заполненную аргоном до давления 0,2 МПа, в направлении от заземленного электрода установки к её высоковольтному электроду. Длина диспергируемого проводника составляла 60 мм. При замыкании электрической цепи, через проволоки протекал импульс тока с плотностью 5×107 А/см2 за время порядка 1,5×10-6 с. Отношение введенной энергии E к энергии сублимации диспергируемых металлов E s поддерживали на уровне 1,9±0,05. Preliminary received Al/Ag with a reduced content of silver, the amount of which in the powder should be about 9 at. %. For this purpose, 3 wires were twisted: 2 aluminum wires with a diameter of 0.35 mm and one silver wire with a diameter of 0.15 mm. Next, the wire was fed into the electroexplosive chamber of the UDP-2M setup [http://www.nanosized-powders.com/technology/technologies/equipment.php], pre-filled with argon to a pressure of 0.2 MPa, in the direction from the grounded electrode of the setup to its high voltage electrode. The length of the dispersed conductor was 60 mm. When the electrical circuit was closed, a current pulse with a density of 5×10 7 A/cm 2 flowed through the wires for a time of about 1.5×10 -6 s. The ratio of the introduced energy E to the sublimation energy of the dispersible metals E s was maintained at 1.9±0.05.

Ниже приведены примеры 1-3 получения заявляемых наноструктур состава Al2O3 ⋅ xH2O/Ag, где х =1,5-3,2. Такие структуры обладают меньшей цитотоксичностью, но и меньшей антимикробной активностью. После прокаливания (пример 4) антимикробная активность увеличивается, но и цитотоксичность тоже увеличивается. Below are examples 1-3 of obtaining the claimed nanostructures composition of Al2O3 ⋅xH2O/Ag, where x = 1.5-3.2. Such structures have less cytotoxicity, but also less antimicrobial activity. After calcination (example 4) antimicrobial activity increases, but cytotoxicity also increases.

Пример 1. Получение агломератов нанолистов AlOOH/Ag осуществляли путём нагревания 1 масс. % водной суспензии нанопорошка Al/Ag, содержащего около 9 ат. % Ag, до температуры 60 °С и выдержке при данной температуре в течение 60 минут. Продукты окисления отфильтровывали и сушили при 120 °С в течение 2 часов. Морфология и состав продуктов окисления представлен на фиг. 1 а, г. Example 1 . Obtaining agglomerates of AlOOH/Ag nanosheets was carried out by heating 1 wt. % aqueous suspension of Al/Ag nanopowder containing about 9 at. % Ag, to a temperature of 60 °C and holding at this temperature for 60 minutes. The oxidation products were filtered off and dried at 120°C for 2 hours. The morphology and composition of the oxidation products is shown in Fig. 1 a, d.

Пример 2. Получение гексагональных стержней Al(OH)3/Ag осуществляли путем окисления нанопорошка Al/Ag, содержащего 9 ат. % Ag, в эксикаторе при 60 °С и относительной влажности 80 % в течение 72 часов. Продукты окисления сушили при 120 °С в течение 2 часов. Морфология и состав продуктов окисления представлен на фиг. 1 б, д. Example 2. Obtaining hexagonal rods Al(OH) 3 /Ag was carried out by oxidation of Al/Ag nanopowder containing 9 at. % Ag, in a desiccator at 60°C and 80% relative humidity for 72 hours. The oxidation products were dried at 120°C for 2 hours. The morphology and composition of the oxidation products is shown in Fig. 1 b, e.

Пример 3. Получение нанопластинок AlOOH/Ag осуществляли в автоклаве гидротермального синтеза с тефлоновой вставкой. 1 масс. % водная суспензия нанопорошка Al/Ag, содержащего 9 ат. % Ag, объемом 200 мл помещалась в автоклав объемом 500 мл. Автоклав плотно закрывали и нагревали до 200 °С, после чего выдерживали суспензию нанопорошка в данных условия в течение 6 часов. После остывания, продукты реакции отфильтровывали и сушили при 120 °С в течение 2 часов. Морфология и состав продуктов окисления представлен на фиг. 1 в, е. Example 3 AlOOH/Ag nanoplates were prepared in a hydrothermal synthesis autoclave with a Teflon insert. 1 wt. % aqueous suspension of Al/Ag nanopowder containing 9 at. % Ag, 200 ml volume was placed in a 500 ml autoclave. The autoclave was tightly closed and heated to 200°C, after which the nanopowder suspension was kept under these conditions for 6 hours. After cooling, the reaction products were filtered off and dried at 120°C for 2 hours. The morphology and composition of the oxidation products is shown in Fig. 1 c, e.

Для синтезированных наноструктур были определены физико-химические характеристики, такие как: величина площади удельной поверхности S БЭТ , размер пор D max , объём пор V, средний размер наноструктур, количество молекул структурной воды (х) и дзета-потенциал. Результаты представлены в таблице 1. Синтезированные наноструктуры обладают различной величиной удельной поверхности лежащей в пределах от 80 до 245 м2/г, имеют близкий средний размер пор 4-5 нм, при этом объем пор варьируется от 0,115 до 0,665 см3/г, обладают высоким дзета-потенциалом при рН 7,2 – 21-30 мВ, средний размер наноструктур составляет от 206 до 860 нм. For the synthesized nanostructures, physicochemical characteristics were determined, such as: the value of the specific surface areaS BET , pore sizeD max , pore volumeV,average size of nanostructures, number of structural water molecules (X) and zeta potential. The results are presented in Table 1. The synthesized nanostructures have different values of the specific surface lying in the range from 80 to 245 m2/g, have a close average pore size of 4-5 nm, while the pore volume varies from 0.115 to 0.665 cm3/g, have a high zeta potential at pH 7.2 - 21-30 mV, the average size of nanostructures is from 206 to 860 nm.

Пример 4. Получение наноструктур γ-Al2O3/Ag осуществляли путем термической обработки наноструктур, полученных по примерам 1-3, при 500 °С в течение 2 часов в муфельной печи SNOL 7,2/1300 (SNOL, Латвия). С помощью просвечивающей электронной микроскопии установлено, что термическая обработка не приводит к существенным изменениям их морфологии, при этом наночастицы серебра мигрируют на поверхность частиц и происходит фазовый переход бемита и байерита в γ-Al2O3 (фиг. 2). Также происходит изменение текстурных и электрокинетических характеристик материалов (таблица 2). Незначительно уменьшается величина удельной поверхности агломератов нанолистов до 214 м2/г, существенно увеличивается величина удельной поверхности нанопластинок до 220 м2/г и гексагональных стержней до 200 м2/г. Заметно снижается величина дзета-потенциала наноструктур при рН 7,2 до 3-16 мВ. Увеличение удельной поверхности нанпластинок и гексагональных стержней обусловлено появлением дополнительных микро и мезопор в результате трансформации структуры бемита и байерита в гамма-Al2O3. Уменьшение удельной поверхности нанолистов связано с процессами спекании частиц. Снижение дзета-потенциала наноструктур вызвано перераспределением Ag на поверхность частиц и их участием в формировании двойного электрического слоя.Example 4. Obtaining nanostructures γ-Al 2 O 3 /Ag was carried out by thermal treatment of nanostructures obtained according to examples 1-3, at 500 °C for 2 hours in a muffle furnace SNOL 7.2/1300 (SNOL, Latvia). Using transmission electron microscopy, it was found that heat treatment does not lead to significant changes in their morphology, while silver nanoparticles migrate to the particle surface and a phase transition of boehmite and bayerite to γ-Al 2 O 3 occurs (Fig. 2). There is also a change in the textural and electrokinetic characteristics of materials (table 2). The specific surface area of nanosheet agglomerates slightly decreases to 214 m2 /g, while the specific surface area of nanoplates increases significantly up to 220 m2 /g and hexagonal rods up to 200 m2 /g. The value of the zeta potential of nanostructures at pH 7.2 decreases noticeably to 3-16 mV. An increase in the specific surface of nanoplates and hexagonal rods is due to the appearance of additional micro and mesopores as a result of the transformation of the structure of boehmite and bayerite into gamma-Al 2 O 3 . The decrease in the specific surface of nanosheets is associated with the processes of particle sintering. The decrease in the zeta potential of nanostructures is caused by the redistribution of Ag on the surface of particles and their participation in the formation of a double electric layer.

Пример 5. На примере бактерий E.coli и MRSA показано, что синтезированные наноструктуры обладают антимикробной активностью (фиг. 3). При этом максимальный антимикробный эффект достигается при прокаливании наноструктур при 500 °С. Увеличение температуры прокаливания приводит к увеличению МИК, что может быть связано с укрупнением наночастиц серебра и спеканием пористых частиц гамма-Al2O3. Термическая обработка наноструктур при 500 °С способствует увеличению антимикробной активности в 3-7 раз.Example 5 Using the example of E. coli and MRSA bacteria, it was shown that the synthesized nanostructures have antimicrobial activity (Fig. 3). In this case, the maximum antimicrobial effect is achieved by calcining the nanostructures at 500°C. An increase in the calcination temperature leads to an increase in MIC, which may be due to the coarsening of silver nanoparticles and sintering of porous particles of gamma-Al 2 O 3 . Thermal treatment of nanostructures at 500°C promotes an increase in antimicrobial activity by a factor of 3–7.

Наибольшей антимикробной активностью обладают агломераты нанолистов прокаленные при 500 °С, МИК составила 0,2-0,3 мг/мл, что в 3,3-5 раза меньше, чем для наноструктур, полученных при окислении наночастиц Al/Ag содержащих 15 ат.% Ag в работе [RSC Adv., 2018, 8, 36239–36244]. Увеличение антимикробной активности наноструктур γ-Al2O3/Ag обусловлено миграцией частиц серебра на поверхность наноструктур и уменьшением их среднего размера на 2-5 нм. Это приводит к увеличению миграции ионов серебра с поверхности наноструктур (фиг. 4).Agglomerates of nanosheets calcined at 500°C have the highest antimicrobial activity; % Ag in [RSC Adv., 2018, 8, 36239–36244]. An increase in the antimicrobial activity of γ-Al 2 O 3 /Ag nanostructures is due to the migration of silver particles to the surface of the nanostructures and a decrease in their average size by 2–5 nm. This leads to an increase in the migration of silver ions from the surface of the nanostructures (Fig. 4).

Пример 6. Цитотоксичность.Example 6 Cytotoxicity.

На примере линии клеток 3T3 (фибробласты мыши) была проведена оценка цитотоксичности полученных наноструктур в концентрациях, оказывающих ингибирующий антимикробный эффект, Using the 3T3 cell line (mouse fibroblasts) as an example, we evaluated the cytotoxicity of the obtained nanostructures at concentrations that have an inhibitory antimicrobial effect,

для агломератов нанолистов AlOOH/Ag – 1,25 мг/мл, for AlOOH/Ag nanosheet agglomerates – 1.25 mg/ml,

для гексагональных стержней Al(OH)3/Ag – 5 мг/мл, for hexagonal rods Al(OH) 3 /Ag - 5 mg / ml,

для нанопластинок AlOOH/Ag – 2,5 мг/мл; for AlOOH/Ag nanoplates – 2.5 mg/ml;

для агломератов нанолистов гамма-Al2O3/Ag – 0,2 мг/мл, для гексагональных стержней гамма-Al2O3/Ag – 0,3 мг/мл, для нанопластинок гамма-Al2O3/Ag – 0,5 мг/мл.for gamma-Al 2 O 3 /Ag nanosheet agglomerates - 0.2 mg/ml, for gamma-Al 2 O 3 /Ag hexagonal rods - 0.3 mg/ml, for gamma-Al 2 O 3 /Ag nanoplates - 0 .5 mg/ml.

После 24 часов инкубированя клеток в CO2 инкубаторе при 37 °С с наноструктурами, проводили подсчет клеток с использованием МТТ-теста. After 24 hours of cell incubation in a CO2 incubator at 37°C with nanostructures, cells were counted using the MTT assay.

Результаты представлены на фиг. 5.The results are shown in FIG. 5.

Все образцы в исследуемых концентрациях обладают слабым цитотоксическим действием, снижение жизнеспособных клеток уменьшается менее чем на 25% относительно контроля. All samples at the studied concentrations have a weak cytotoxic effect, the decrease in viable cells is reduced by less than 25% relative to the control.

При этом, для наноструктур гамма-Al2O3/Ag в концентрациях, оказывающих ингибирующее действие на бактерии наблюдается снижение цитотоксического действия.At the same time, for gamma-Al 2 O 3/ Ag nanostructures in concentrations that have an inhibitory effect on bacteria, a decrease in the cytotoxic effect is observed.

Таблица 1.Table 1.

МорфологияMorphology Фазовый составPhase composition SБЭТ, м2S BET , m 2 /g Dmax, нмD max , nm V, см3V, cm 3 /g ζ (рН 7,2), мВζ (pH 7.2), mV Средний размер наноструктр H, нмAverage nanostructure size H, nm Количество молекул структурной воды, хNumber of structural water molecules, x агломераты нанолистовnanosheet agglomerates

Figure 00000001
Figure 00000001
Ag
AlOOH
Al0,89Ag0,11
Ag
AlOOH
Al 0.89 Ag 0.11
245±4245±4 ~4 ~4 0,665 0.665 27±327±3 740±17740±17 2,1±0,12.1±0.1 нанопластинкиnanoplates
Figure 00000002
Figure 00000002
Ag
AlOOH
Ag
AlOOH
100±6100±6 ~4~4 0,235 0.235 21±221±2 192±10192±10 1,5±0,051.5±0.05
стержниrods
Figure 00000003
Figure 00000003
Ag
Al(OH)3
Al0,78Ag0,22
Ag
Al(OH) 3
Al 0.78 Ag 0.22
80±280±2 ~4~4 0,115 0.115 30±130±1 491±14491±14 3,1±0,13.1±0.1

Таблица 2table 2

МорфологияMorphology Фазовый составPhase composition SБЭТ, м2S BET , m 2 /g Dmax, нмD max , nm V, см3V, cm 3 /g ζ (рН 7,2), мВζ (pH 7.2), mV Средний размер наноструктр H, нмAverage nanostructure size H, nm агломераты нанолистовnanosheet agglomerates

Figure 00000004
Figure 00000004
Ag
γ-Al2O3
Ag2Al
Ag
γ-Al 2 O 3
Ag 2 Al
214±2214±2 ~5 ~5 0,605 0.605 14±214±2 860±21860±21 нанопластинкиnanoplates
Figure 00000005
Figure 00000005
Ag
γ-Al2O3
Ag
γ-Al 2 O 3
220±5220±5 ~4~4 0,241 0.241 5±25±2 206±11206±11
стержниrods
Figure 00000006
Figure 00000006
Ag
γ-Al2O3
Ag0.88Al0.12
Ag2Al
Ag
γ-Al 2 O 3
Ag 0.88 Al 0.12
Ag 2 Al
200±6200±6 ~5~5 0,241 0.241 11±111±1 514±16514±16

Claims (11)

1. Способ получения антимикробной композитной наноструктуры химической формулы AlOOH/Ag или Al(OH)3/Ag, включающий: 1. A method for producing an antimicrobial composite nanostructure with the chemical formula AlOOH/Ag or Al(OH) 3 /Ag, including: – получение биметаллических наночастиц Al/Ag с заданным содержанием Ag методом электровзрыва свитых вместе алюминиевых и серебряных проволок; – production of Al/Ag bimetallic nanoparticles with a given Ag content by electroexplosion of aluminum and silver wires twisted together; – водное окисление полученных биметаллических наночастиц Al/Ag,– water oxidation of obtained Al/Ag bimetallic nanoparticles, отличающийся тем, что упомянутые наночастицы Al/Ag с содержанием Ag 9 ат. % получают методом электровзрыва свитых вместе двух алюминиевых проволок диаметром 0,35±0,01 мм и одной серебряной проволоки диаметром 0,15±0,01 мм.characterized in that said Al/Ag nanoparticles containing Ag 9 at. % is obtained by the method of electric explosion of two aluminum wires with a diameter of 0.35 ± 0.01 mm and one silver wire with a diameter of 0.15 ± 0.01 mm twisted together. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водное окисление наночастиц Al/Ag осуществляют при температуре 40-90 °С , предпочтительно 60 °С и выдержке при данной температуре в течение 30-90 минут, предпочтительно 60 минут, для получения композитных наноструктур в форме агломератов нанолистов мелкокристаллического бемита с наночастицами серебра химической формулы AlOOH/Ag.2. The method according to p. 1, characterized in that the aqueous oxidation of Al / Ag nanoparticles is carried out at a temperature of 40-90 ° C, preferably 60 ° C and holding at this temperature for 30-90 minutes, preferably 60 minutes, to obtain composite nanostructures in the form of agglomerates of fine-crystalline boehmite nanosheets with silver nanoparticles of the chemical formula AlOOH/Ag. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водное окисление наночастиц Al/Ag, осуществляют во влажном воздухе при температуре 40-80 °С, предпочтительно 60 °С, и относительной влажности 60-90 %, предпочтительно 80 %, в течение 72 часов для получения упомянутой композитной наноструктуры в форме гексагональных стержней байерита химической формулы Al(OH)3/Ag.3. The method according to p. 1, characterized in that the aqueous oxidation of Al / Ag nanoparticles is carried out in moist air at a temperature of 40-80 ° C, preferably 60 ° C, and a relative humidity of 60-90%, preferably 80%, for 72 hours to obtain said composite nanostructure in the form of hexagonal bayerite rods of the chemical formula Al(OH) 3 /Ag. 4. Способ по п. 1, отличающийся тем, что водное окисление наночастиц Al/Ag осуществляют в гидротермальных условиях при температуре 150-250 °С, предпочтительно 200 °С, и времени выдержки в автоклаве не менее 3 часов, предпочтительно 3 часа, для получения упомянутых композитных наноструктур в форме нанопластинок химической формулы AlOOH/Ag.4. The method according to p. 1, characterized in that the aqueous oxidation of Al / Ag nanoparticles is carried out under hydrothermal conditions at a temperature of 150-250 ° C, preferably 200 ° C, and the exposure time in an autoclave is at least 3 hours, preferably 3 hours, for obtaining the said composite nanostructures in the form of nanoplatelets of the chemical formula AlOOH/Ag. 5. Способ получения антимикробной композитной наноструктуры гамма-оксида алюминия γ-Al2O3/Ag, характеризующийся тем, что включает термическую обработку продуктов окисления наночастиц Al/Ag – наноструктур, полученных по любому из пп. 1-4 до образования гамма-оксида алюминия – γ-Al2O3/Ag и миграции частиц серебра на поверхность наноструктур.5. A method for producing an antimicrobial composite nanostructure of gamma alumina γ-Al 2 O 3 /Ag, characterized in that it includes thermal treatment of the oxidation products of Al/Ag nanoparticles - nanostructures obtained according to any of paragraphs. 1-4 before the formation of gamma-aluminum oxide - γ-Al 2 O 3 /Ag and the migration of silver particles to the surface of nanostructures. 6. Способ по п. 5, отличающийся тем, что термообработку синтезированных наноструктур осуществляют при температуре 500±30 °С в течение не менее 2 часов. 6. The method according to p. 5, characterized in that the heat treatment of the synthesized nanostructures is carried out at a temperature of 500 ± 30 ° C for at least 2 hours. 7. Способ по п. 1, или 2, или 3, отличающийся тем, что получают антимикробные композитные наноструктуры бемита или байерита, содержащие частицы серебра со средним размером 17-22 нм, величиной удельной поверхности наноструктур 80-245 м2/г, со средним размером пор 4-5 нм, объёмом пор 0,115-0,665 см3/г, дзета-потенциалом при рН 7,2 – 21-30 мВ, со средним размером наноструктур 206-860 нм.7. The method according to claim 1, or 2, or 3, characterized in that antimicrobial composite nanostructures of boehmite or bayerite are obtained containing silver particles with an average size of 17-22 nm, the specific surface area of nanostructures is 80-245 m 2 /g, with an average pore size of 4-5 nm, a pore volume of 0.115-0.665 cm 3 /g, a zeta potential at pH 7.2 - 21-30 mV, with an average nanostructure size of 206-860 nm. 8. Способ по п. 5, отличающийся тем, что получают антимикробные композитные наноструктуры, представляющие собой наноструктуры γ-Al2O3 с частицами серебра на своей поверхности со средним размером не более 15-17 нм, величиной удельной поверхности наноструктур 200-225 м2/г, со средним размером пор 4-5 нм, объёмом пор 0,241-0,605 см3/г, дзета-потенциалом при рН 7,2 – 5-14 мВ, со средним размером наноструктур 192-740 нм.8. The method according to claim 5, characterized in that antimicrobial composite nanostructures are obtained, which are γ-Al 2 O 3 nanostructures with silver particles on their surface with an average size of not more than 15-17 nm, the specific surface area of the nanostructures is 200-225 m 2 /g, with an average pore size of 4-5 nm, a pore volume of 0.241-0.605 cm 3 /g, a zeta potential at pH 7.2 - 5-14 mV, with an average nanostructure size of 192-740 nm.
RU2022107930A 2022-03-25 METHOD FOR PRODUCING ANTIMICROBIAL COMPOSITE NANOSTRUCTURE BOEMITE-SILVER OR BAYERITE-SILVER AND METHOD FOR PRODUCING ANTIMICROBIAL COMPOSITE NANOSTRUCTURE γ-ALUMINUM-SILVER OXIDE RU2794900C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2794900C1 true RU2794900C1 (en) 2023-04-25

Family

ID=

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2426557C1 (en) * 2009-12-07 2011-08-20 Учреждение Российской Академии Наук Институт Физики Прочности И Материаловедения Сибирского Отделения Ран (Ифпм Со Ран) Sorption-bactericidal material, method of its obtaining, method of filtering liquid or gaseous media, medical sorbent
RU2560432C2 (en) * 2013-05-20 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Agglomerated metal oxyhydroxides and use thereof

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2426557C1 (en) * 2009-12-07 2011-08-20 Учреждение Российской Академии Наук Институт Физики Прочности И Материаловедения Сибирского Отделения Ран (Ифпм Со Ран) Sorption-bactericidal material, method of its obtaining, method of filtering liquid or gaseous media, medical sorbent
RU2560432C2 (en) * 2013-05-20 2015-08-20 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт физики прочности и материаловедения Сибирского отделения Российской академии наук (ИФПМ СО РАН) Agglomerated metal oxyhydroxides and use thereof

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
LOZHKOMOEV A. et al. Synthesis of antimicrobial AlOOH-Ag composite nanostructures by water oxidation of bimetallic Al-Ag nanoparticles // RSC Adv., 2018, V.8, pp.36239-36244. *
LOZHKOMOEV A.S. et al. New approach to production of antimicrobial Al2O3-Ag nanocomposites by electrical explosion of two wires // Materials Research Bulletin, 2019, V.119, pp.1-7. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Precious Ayanwale et al. ZrO2–ZnO nanoparticles as antibacterial agents
Mirtalebi et al. Physical, morphological, antimicrobial and release properties of novel MgO-bacterial cellulose nanohybrids prepared by in-situ and ex-situ methods
KR102190185B1 (en) Mesoporous titanium dioxide nanoparticles and process for their production
Abdul Latip et al. Release behavior and toxicity profiles towards A549 cell lines of ciprofloxacin from its layered zinc hydroxide intercalation compound
Taheri-Ledari et al. Convenient conversion of hazardous nitrobenzene derivatives to aniline analogues by Ag nanoparticles, stabilized on a naturally magnetic pumice/chitosan substrate
TW201434740A (en) Modification of layered double hydroxides
Padovini et al. Facile synthesis and characterization of ZrO 2 nanoparticles prepared by the AOP/hydrothermal route
Ali et al. Effect of pretreatment temperature on the photocatalytic activity of microwave irradiated porous nanocrystalline ZnO
Deaconu et al. Tailored doxycycline delivery from MCM-41-type silica carriers
Yusan et al. Synthesis and structural properties of ZnO and diatomite-supported ZnO nanostructures
RU2674952C1 (en) Method of producing micro-mesoporous nanomaterials on basis of aluminum oxyhydroxide pleated nanosheets and materials obtained by this method
CN111453769B (en) Organic additive for controlling particle size of nano zirconia powder
Aleksandr et al. Synthesis of antimicrobial AlOOH–Ag composite nanostructures by water oxidation of bimetallic Al–Ag nanoparticles
Visinescu et al. Additive-free 1, 4-butanediol mediated synthesis: a suitable route to obtain nanostructured, mesoporous spherical zinc oxide materials with multifunctional properties
Gordon et al. New synthesis, characterization and antibacterial properties of porous ZnO and C-ZnO micrometre-sized particles of narrow size distribution
Czél et al. Antimicrobial effect of silver nanoparticles plated natural zeolite in polyurethane foam
Huang et al. Chitosan-mediated synthesis of mesoporous α-Fe 2 O 3 nanoparticles and their applications in catalyzing selective oxidation of cyclohexane
WO2017141931A1 (en) Cesium and/or strontium adsorbent
JP2001070741A (en) Humidity control agent
RU2794900C1 (en) METHOD FOR PRODUCING ANTIMICROBIAL COMPOSITE NANOSTRUCTURE BOEMITE-SILVER OR BAYERITE-SILVER AND METHOD FOR PRODUCING ANTIMICROBIAL COMPOSITE NANOSTRUCTURE γ-ALUMINUM-SILVER OXIDE
Simović et al. From titania to titanates: Phase and morphological transition in less alkaline medium under mild conditions
WO2011045623A1 (en) Titanium dioxide nanostructured materials comprising silver and their use as antimicrobials
Li et al. Using hierarchical mesoporous Mg–Al LDH as a potential model to precisely load BSA for biological application
JP5750662B2 (en) Cerium oxide nanoparticle-zeolite composite, its production method and use as ultraviolet shielding material
Rahman et al. Synthesis and characterization of functionalized Se-MCM-41 a new drug carrier mesopore composite