SI24657A - Postopek priprave superparamaganetnih votlih sferičnih nanostruktur - Google Patents
Postopek priprave superparamaganetnih votlih sferičnih nanostruktur Download PDFInfo
- Publication number
- SI24657A SI24657A SI201400120A SI201400120A SI24657A SI 24657 A SI24657 A SI 24657A SI 201400120 A SI201400120 A SI 201400120A SI 201400120 A SI201400120 A SI 201400120A SI 24657 A SI24657 A SI 24657A
- Authority
- SI
- Slovenia
- Prior art keywords
- ions
- superparamagnetic
- hollow spherical
- aqueous solution
- preparation
- Prior art date
Links
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 title claims abstract description 51
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 32
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 claims abstract description 50
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 36
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 29
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 20
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 14
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 claims abstract description 11
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000011029 spinel Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims abstract description 9
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 7
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 6
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims abstract description 6
- 239000013543 active substance Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 24
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 17
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 13
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 13
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 12
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical group CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 10
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 8
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 8
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 7
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 6
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 claims description 6
- WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M tetramethylammonium hydroxide Chemical compound [OH-].C[N+](C)(C)C WGTYBPLFGIVFAS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 5
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 5
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 4
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 claims description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 3
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 3
- -1 pharmacy Substances 0.000 claims description 3
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 claims description 3
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 claims description 2
- 150000001242 acetic acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 2
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 2
- 201000011510 cancer Diseases 0.000 claims description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 claims description 2
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 claims description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 2
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 2
- 125000004051 hexyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 claims description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 claims description 2
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 claims description 2
- 150000002823 nitrates Chemical class 0.000 claims description 2
- NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoferriooxy)iron hydrate Chemical compound O.O=[Fe]O[Fe]=O NDLPOXTZKUMGOV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 claims description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 claims description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 claims description 2
- 150000003467 sulfuric acid derivatives Chemical class 0.000 claims description 2
- GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 3-(2-methoxyethoxy)benzohydrazide Chemical compound COCCOC1=CC=CC(C(=O)NN)=C1 GNFTZDOKVXKIBK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 Chemical compound C1(=CC=CC=C1)N1C2=C(NC([C@H](C1)NC=1OC(=NN=1)C1=CC=CC=C1)=O)C=CC=C2 FGUUSXIOTUKUDN-IBGZPJMESA-N 0.000 claims 1
- 150000003841 chloride salts Chemical class 0.000 claims 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 claims 1
- 229940031182 nanoparticles iron oxide Drugs 0.000 abstract description 9
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 abstract description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 abstract description 3
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 abstract description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 abstract description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 34
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 13
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 11
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000000047 product Substances 0.000 description 8
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 6
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000001476 alcoholic effect Effects 0.000 description 4
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 4
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 4
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UCNNJGDEJXIUCC-UHFFFAOYSA-L hydroxy(oxo)iron;iron Chemical compound [Fe].O[Fe]=O.O[Fe]=O UCNNJGDEJXIUCC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- WTFXARWRTYJXII-UHFFFAOYSA-N iron(2+);iron(3+);oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[O-2].[O-2].[O-2].[Fe+2].[Fe+3].[Fe+3] WTFXARWRTYJXII-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002122 magnetic nanoparticle Substances 0.000 description 3
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 3
- 238000000527 sonication Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 description 2
- 229920000057 Mannan Polymers 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001298 alcohols Chemical class 0.000 description 2
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 2
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 2
- ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N hexan-1-ol Chemical compound CCCCCCO ZSIAUFGUXNUGDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 2
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 2
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 2
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N tetramethyl orthosilicate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)OC LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N Ammonium acetate Chemical compound N.CC(O)=O USFZMSVCRYTOJT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005695 Ammonium acetate Substances 0.000 description 1
- 238000012935 Averaging Methods 0.000 description 1
- 241001508395 Burkholderia sp. Species 0.000 description 1
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K Citrate Chemical compound [O-]C(=O)CC(O)(CC([O-])=O)C([O-])=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 206010020843 Hyperthermia Diseases 0.000 description 1
- HEFNNWSXXWATRW-UHFFFAOYSA-N Ibuprofen Chemical compound CC(C)CC1=CC=C(C(C)C(O)=O)C=C1 HEFNNWSXXWATRW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001732 Lignosulfonate Polymers 0.000 description 1
- 239000004367 Lipase Substances 0.000 description 1
- 102000004882 Lipase Human genes 0.000 description 1
- 108090001060 Lipase Proteins 0.000 description 1
- AOBORMOPSGHCAX-UHFFFAOYSA-N Tocophersolan Chemical compound OCCOC(=O)CCC(=O)OC1=C(C)C(C)=C2OC(CCCC(C)CCCC(C)CCCC(C)C)(C)CCC2=C1C AOBORMOPSGHCAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 229940043376 ammonium acetate Drugs 0.000 description 1
- 235000019257 ammonium acetate Nutrition 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 239000003637 basic solution Substances 0.000 description 1
- 239000003225 biodiesel Substances 0.000 description 1
- 239000004359 castor oil Substances 0.000 description 1
- 235000019438 castor oil Nutrition 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007809 chemical reaction catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 150000001805 chlorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 238000013270 controlled release Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 1
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000006477 desulfuration reaction Methods 0.000 description 1
- 230000023556 desulfurization Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000004945 emulsification Methods 0.000 description 1
- IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N ethanol;hydrate Chemical compound O.CCO IDGUHHHQCWSQLU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZEMPKEQAKRGZGQ-XOQCFJPHSA-N glycerol triricinoleate Natural products CCCCCC[C@@H](O)CC=CCCCCCCCC(=O)OC[C@@H](COC(=O)CCCCCCCC=CC[C@@H](O)CCCCCC)OC(=O)CCCCCCCC=CC[C@H](O)CCCCCC ZEMPKEQAKRGZGQ-XOQCFJPHSA-N 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036031 hyperthermia Effects 0.000 description 1
- 229960001680 ibuprofen Drugs 0.000 description 1
- 238000003018 immunoassay Methods 0.000 description 1
- 229910052809 inorganic oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 159000000014 iron salts Chemical class 0.000 description 1
- SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N iron(II,III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]O[Fe]=O SZVJSHCCFOBDDC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000019421 lipase Nutrition 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000006249 magnetic particle Substances 0.000 description 1
- 238000002595 magnetic resonance imaging Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000693 micelle Substances 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000002114 nanocomposite Substances 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 238000006068 polycondensation reaction Methods 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000005211 surface analysis Methods 0.000 description 1
- 230000008685 targeting Effects 0.000 description 1
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 1
- 239000007762 w/o emulsion Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
- B01J13/02—Making microcapsules or microballoons
- B01J13/04—Making microcapsules or microballoons by physical processes, e.g. drying, spraying
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K41/00—Medicinal preparations obtained by treating materials with wave energy or particle radiation ; Therapies using these preparations
- A61K41/0028—Disruption, e.g. by heat or ultrasounds, sonophysical or sonochemical activation, e.g. thermosensitive or heat-sensitive liposomes, disruption of calculi with a medicinal preparation and ultrasounds
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K49/00—Preparations for testing in vivo
- A61K49/06—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations
- A61K49/18—Nuclear magnetic resonance [NMR] contrast preparations; Magnetic resonance imaging [MRI] contrast preparations characterised by a special physical form, e.g. emulsions, microcapsules, liposomes
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K8/00—Cosmetics or similar toiletry preparations
- A61K8/02—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by special physical form
- A61K8/0241—Containing particulates characterized by their shape and/or structure
- A61K8/0279—Porous; Hollow
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K8/00—Cosmetics or similar toiletry preparations
- A61K8/18—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition
- A61K8/19—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing inorganic ingredients
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K8/00—Cosmetics or similar toiletry preparations
- A61K8/18—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition
- A61K8/19—Cosmetics or similar toiletry preparations characterised by the composition containing inorganic ingredients
- A61K8/25—Silicon; Compounds thereof
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61Q—SPECIFIC USE OF COSMETICS OR SIMILAR TOILETRY PREPARATIONS
- A61Q19/00—Preparations for care of the skin
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
- B01J13/02—Making microcapsules or microballoons
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J13/00—Colloid chemistry, e.g. the production of colloidal materials or their solutions, not otherwise provided for; Making microcapsules or microballoons
- B01J13/02—Making microcapsules or microballoons
- B01J13/20—After-treatment of capsule walls, e.g. hardening
- B01J13/203—Exchange of core-forming material by diffusion through the capsule wall
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G19/00—Compounds of tin
- C01G19/02—Oxides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01G—COMPOUNDS CONTAINING METALS NOT COVERED BY SUBCLASSES C01D OR C01F
- C01G49/00—Compounds of iron
- C01G49/02—Oxides; Hydroxides
- C01G49/08—Ferroso-ferric oxide [Fe3O4]
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K2800/00—Properties of cosmetic compositions or active ingredients thereof or formulation aids used therein and process related aspects
- A61K2800/10—General cosmetic use
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K2800/00—Properties of cosmetic compositions or active ingredients thereof or formulation aids used therein and process related aspects
- A61K2800/40—Chemical, physico-chemical or functional or structural properties of particular ingredients
- A61K2800/41—Particular ingredients further characterized by their size
- A61K2800/412—Microsized, i.e. having sizes between 0.1 and 100 microns
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K2800/00—Properties of cosmetic compositions or active ingredients thereof or formulation aids used therein and process related aspects
- A61K2800/40—Chemical, physico-chemical or functional or structural properties of particular ingredients
- A61K2800/47—Magnetic materials; Paramagnetic compounds
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K2800/00—Properties of cosmetic compositions or active ingredients thereof or formulation aids used therein and process related aspects
- A61K2800/40—Chemical, physico-chemical or functional or structural properties of particular ingredients
- A61K2800/60—Particulates further characterized by their structure or composition
- A61K2800/61—Surface treated
- A61K2800/62—Coated
- A61K2800/621—Coated by inorganic compounds
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K2800/00—Properties of cosmetic compositions or active ingredients thereof or formulation aids used therein and process related aspects
- A61K2800/40—Chemical, physico-chemical or functional or structural properties of particular ingredients
- A61K2800/60—Particulates further characterized by their structure or composition
- A61K2800/65—Characterized by the composition of the particulate/core
- A61K2800/651—The particulate/core comprising inorganic material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/03—Particle morphology depicted by an image obtained by SEM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
- C01P2004/32—Spheres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/62—Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2006/00—Physical properties of inorganic compounds
- C01P2006/42—Magnetic properties
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Public Health (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Birds (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Dermatology (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Compounds Of Iron (AREA)
Abstract
Predmet izuma sodi v področje postopkov priprave nanostruktur, bolj natančno v področje postopkov priprave homogenih superparamagnetnih votlih sferičnih nanostruktur s porozno ovojnico na osnovi železovega oksida. Tehnični problem je zasnova postopka priprave votlih sferičnih nanostruktur na osnovi oplaščenja trdnih jeder silicijevega dioksida z magnetnimi delci železovih oksidov v spinelni kristalni strukturi in tvorba votlih sfer s pomočjo pufernih raztopin. Bistvo postopka sinteze votlihsuperparamagnetnih sferičnih struktur po izumu je v tem, da se na površino s Stoberjevim procesom pripravljenih trdnih jeder silicijevega dioksida (SiO2) adsorbirajo Fe2+/Fe3+ ioni, po čemer se SiO2 jedra raztopijo z uporabo bazičnih vodnih raztopin (2OH -/HCO3 -) ionov ter (CO3 2-/HCO3 -) ionov s pH vrednostjo med 7 in 12, in se z obarjalnim reagentom oborijo Fe2+/Fe3+ ioni v obliki superparamagnetnih nanodelcev spinelnega železovega oksida. Tako pripravljene nanostrukture omogočajo odzivnost invodljivost celotne strukture pod vplivom zunanjega magnetnega polja, kot tudi lokalno sproščanje aktivnih substanc znotraj njih zaradi poroznosti ovojnice.
Description
POSTOPEK PRIPRAVE SUPERPARAMAGNETNIH VOTLIH SFERIČNIH NANOSTRUKTUR
Področje tehnike
Predmet izuma sodi v področje postopkov priprave nanostruktur, bolj natančno v področje postopkov priprave homogenih superparamagnetnih votlih sferičnih nanostruktur s porozno ovojnico na osnovi železovega oksida.
Tehnični problem
Tehnični problem, ki ga pričujoči izum rešuje, je zasnova postopka sinteze votlih magnetnih sfer na osnovi oplaščenja trdnih jeder silicijevega dioksida z magnetnimi nanodelci železovih oksidov v spinelni kristalni strukturi in tvorba votlih sfer s pomočjo pufernih raztopin ter posledično priprava takih superparamagnetnih votlih sferičnih nanostruktur, ki bodo služile kot sodobni nosilci aktivnih terapevtskih in drugih substanc za uporabo v medicini in okoljevarstvu ter bodo omogočale odzivnost in vodljivost celotne nanostrukture pod vplivom zunanjega magnetnega polja, kot tudi lokalno sproščanje aktivne substance. Hkrati mora postopek priprave omogočati nastanek nanostruktur homogenih velikosti, s primernimi magnetnimi značilnostmi in s primerno porozno ovojnico. Pri tem naj bodo uporabljene čim bolj okolju prijazne kemikalije, čim manjše število organskih topil ter čim nižja temperatura.
Naloga in cilj izuma je postopek priprave superparamagnetne votle sferične nanostrukture s porozno superparamagnetno ovojnico na osnovi nanodelcev železovega oksida spinelne kristalne strukture, ki omogoča odzivnost in vodljivost nanostrukture pod vplivom zunanjega magnetnega polja ter vsled poroznosti sproščanje aktivne substance.
Z razvojem nanotehnologije se je odprlo mnogo področij uporabe nanostrukturiranih materialov. Posebno zanimivi so superparamagnetni nanodelci, ki se odzivajo na zunanje magnetno polje, vendar se trajno ne namagnetijo. Zaradi te zanimive
lastnosti njihova uporaba strmo narašča v različnih medicinskih tehnikah, vključno s sortiranjem celic, imunološkimi testi, pri slikanju z magnetno resonanco (MRI), v hipertermiji in tarčnem vnosu zdravilnih učinkovin. Razen v medicini in farmaciji, danes ti delci omogočajo napredne rešitve na področjih elektronike, okoljevarstva, biotehnologije, agronomije, računalništva in informatike ter proizvodnje novih naprednih in nanostrukturiranih materialov.
Zlasti superparamagnetne votle sferične nanostrukture pridobivajo pomen na mnogih znanih in razvijajočih se področjih tehnologij. Zaslediti jih je mogoče na področju katalize, kozmetike, za shranjevanje označevalnih markerjev za zgodnjo detekcijo rakastih celic in tarčno dostavo zdravilnih učinkovin ter genskega materiala, v proizvodnji in shranjevanju vodika, fotoniki, fotovoltaiki, senzoriki in okoljevarstvu. Njihove lastnosti so v osnovni določene s superparamagnetnim značajem materiala ovojnice, z nizko specifično gostoto, visoko specifično površino in poroznostjo, hidrofilnostjo/hidrofobnostjo, biokompatibilnostjo in fizikalno-kemijsko stabilnostjo. Postopke priprave votlih nanostruktur lahko v grobem razdelimo na štiri kategorije: (i) konvencialno metodo z uporabo trdnih jeder, (ii) metodo na osnovi žrtvovanega jedra, (iii) metodo na osnovi mehkega jedra ter (iv) metode brez jeder.
Po doslej znanih podatkih iz literature poteka priprava votlih nanostruktur po konvencionalnem načinu z uporabo trdnih jeder v treh osnovnih korakih: (1) priprava OD, 1D ali 2D trdnega jedra (2) modifikacija površine jedra z namenom tvorbe homogene ovojnice in doseganja specifičnih fizikalno-kemijskih lastnosti, kot so poroznost, inertnost, kemijska in fizikalna obstojnost, ipd., in (3) selektivno odstranjevanje trdnega jedra s postopki raztapljanja v ustreznem mediju, običajno v ustreznem organskem topilu, ali z visoko-temperaturno obdelavo, ki vodi do termičnega razpada jedra, kristalizacije, zgostitve in zmanjšanja poroznosti ovojnice.
V primerjavi z doslej znanimi postopki priprave votlih nanostruktur, ki vključujejo uporabo organskih topil za raztapljanje ali visoko-temperaturno obdelavo za odstranjevanje trdnega jedra, se predmet izuma od njih razlikuje v postopku priprave, ki ne vključuje uporabe organskih topil za raztapljanje trdnega jedra ali postopkov visoko-temperaturne obdelave, temveč potekata raztapljanje trdnega jedra in kristalizacija ovojnice sočasno v vodnem mediju in pri sobni temperaturi.
Stanje tehnike
V doslej znani in dostopni literaturi ni enakega ali podobnega načina priprave superparamagnetnih votlih sferičnih nanostruktur. V literaturnih bazah se večinoma pojavljajo viri, ki navajajo uporabo različic metode s trdnim jedrom na osnovi anorganskih oksidnih delcev in polimernih ovojnic za pripravo votlih nanostruktur.
VVang in sod. v članku z naslovom »Layer-by-layer deposition of luminiscent polymeric microgel films on magnetic Fe3O4@SiO2 nanospheres for loading and release of ibuprofen« (Powder Technology, 2013) navajajo pripravo votlih nanostruktur na način, ki je vključeval postopek kemijskega soobarjanja v bazičnem mediju in inertni dušikovi atmosferi, da so pripravili magnetne nanodelce kot trdno osnovo (jedra), ki so jih površinsko funkcionalizirali s citronsko kislino in zatem z uporabo layer-by-layer metode oplaščili s silicijevim (IV) oksidom.
V članku »Immobilization of Burkholderia sp. lipase on a ferric silica nanocomposite for biodisel production« (Journal of Biotechnology, 2012) Tran in sod. navajajo uporabo komercialno dostopnih magnetnih nanodelcev, ki so jih po sol-gel postopku s hidrolizo in kondenzacijo alkoksidnega prekurzorja TEOS oplaščili pri temperaturi 85 °C in v času 12 ur.
V članku »Synthesis and characterization of hollow silica microspheres functionalized with magnetic particles using W/O emulsion method« (Colloids and Surfaces A: Physicochem. Eng. Aspects, 2009) so Oh in sod. s pomočjo emulzije voda-v-olju (W/O), ki je vsebovala magnetne nanodelce sintetizirane s pomočjo redoks reakcije anorganskih Fe-soli, pripravili votle sferične strukture s kompozitnim SiO2 ovojem na način, pri katerem ni potrebno naknadno raztapljanje jedra po končani sintezi oplaščanja. Metoda se je izkazala za hitro, vendar je imel dobljeni produkt slabše magnetne karakteristike (-0,39 emu/g).
Abdollahi in sod. v članku »Synthesis and characterization of hollow gold nanoparticles using silica spheres as templates« (Colloids and Surfaces A: Physiochem. Eng. Aspects, 2013) navajajo, da so S1O2 nanodelce oplaščene z nanodelci Au raztapljali v raztopini HF.
Patentna prijava KR20130093392 opisuje metodo priprave votlih sferičnih delcev železovega oksida, pri kateri so v raztopini etilen glikola železov klorid zmešali skupaj z amonijevim acetatom v molskem razmerju 1:6 do 1:15. Raztopino so 12 do 36 ur inkubirali pri temperaturi med 100 °C in 300 °C in jo zatem ohladili na sobno temperaturo. Oborino so ločili od raztopine, spirali in posušili.
Patentna prijava CN 103303980 opisuje obarjalno metodo za pripravo nanodelcev železovega oksida v tekoči fazi, pri čemer je osnova lignosulfonat.
Patent CN103084147 opisuje metodo priprave magnetnih nanodelcev železovega oksida v vodni raztopini ob prisotnosti citrata, luga ter tiofilnih elementov. Po tem se lahko izvede tudi desulfurizacija.
Patentna prijava CN 103011305 opisuje metodo priprave magnetnih nanodelcev železovega oksida z uporabo reverzne emulzije, pri čemer so železovi soli FeCl3x6H2O in FeCl2x4H2O primešali vodni raztopini amonijaka, dodali ricinusovo olje in mehanično mešali, da so centrifugalno ločili precipitat. Le-tega so raztopili v etanolu, ultrazvočno obdelali in magnetno ločili. Zatem so z vakuumskim sušenjem pridobili magnetne nanodelce železovega oksida.
Iz patentne prijave US2009194733 je znano temperaturno obdelovanje AxFe3.xO4 nanodelcev z razmerjem kovin x = 0,4 do 1,0 pri zmernih temperaturah in ob prisotnosti dušika, da se izboljša magnetne lastnosti nanodelcev. Le-ti se pripravijo po standardni tehniki v raztopini micel.
Patent KR20090090104 opisuje pripravo z mananom oplaščenih nanodelcev železovega oksida oplaščenih na način, da so vodni raztopini železovega klorida • · dodali bazično raztopino in vanjo nanodelce železovega oksida. Slednji se oksidirajo in oplaščijo z mananom.
Iz patentne prijave US2009309597 in evropskega patenta EP1991503 je znan sonikacijski postopek priprave supermagnetnih nanodelcev železovega oksida, pri katerem se pri sobni temperaturi med mešanjem 0,1 M - 0,2 M vodne raztopine Fe(lll) soli in amonijaka obori koloidna oblika Fe(OH)3. Ob soniciranju se doda še Fe(ll) sol. Raztopina se doda k 0,5 M amonijaka in inkubira do 30 minut, zatem se oborina večkrat spere z deionizirano vodo.
Patent TW201244740 opisuje pripravo vodotopnih in superparamagnetnih nanodelcev železovega oksida, ki se skupaj z vitaminom E TPGS dodajo organskemu topilu in mešajo pri temperaturi med 10 °C in 35 °C. Potem se doda ustrezna vodna raztopina, ki ob soniciranju tvori emulzijo, iz katere počasi evaporira organska komponenta, da nastanejo superparamagnetni nanodelci železovega oksida.
Opis rešitve tehničnega problema
Bistvo postopka sinteze votlih superparamagnetnih sferičnih struktur po izumu je v tem, da se na površino s Stoberjevim procesom pripravljenih trdnih jeder silicijevega dioksida (S1O2) adsorbirajo Fe2+/Fe3+ ioni, po čemer se S1O2 jedra raztopijo z uporabo bazičnih vodnih raztopin [2OH7HCO3'] ionov ter [CO327HCO3'] ionov s pH vrednostjo med 7 in 12, in se z obarjalnim reagentom oborijo Fe2+/Fe3+ ioni v obliki superparamagnetnih nanodelcev spinelnega železovega oksida.
Postopek sinteze votlih superparamagnetnih sferičnih nanodelcev je sestavljen iz sledečih korakov:
a) Stoberjeva sinteza trdnih jeder SiO2;
b) suspendiranje pripravljenih trdnih jeder v destilirani vodi;
c) dodatek vodne raztopine Fe2+/Fe3+ ionov;
d) mešanje;
e) dodatek bazične vodne raztopine dveh kombinacij ionov [2OH7HCO3'] ionov ter [CO327HCO3'], ki imata pH vrednost med 7 in 12;
f) mešanje;
g) obarjanje Fe2+/Fe3+ ionov z obarjalnim reagentom;
h) oksidacija v zračni atmosferi;
i) magnetno dekantiranje; in
j) centrifugiranje in spiranje z destilirano vodo.
Najprej se v koraku a) s Stoberjevo sintezo pripravijo trdna jedra silicijevega dioksida (S1O2), ki vključuje reakciji hidrolize in polikondenzacije prekurzorja tetraalkoksisilana v alkoholnem mediju v prisotnosti katalizatorja. Prekurzor tetraalkoksisilan ima splošno formulo Si(OR’)4, pri čemer je R’ izbran v skupini, v kateri so metil, etil, propil, butil, heksil. Preferenčno je prekurzor tetraetoksisilan (TEOS) ali tetrametoksisilan (TMOS), njegova koncentracija pa je v območju med 0,05 mol/L in 1,8 mol/L. Alkoholni medij za reakcijo sestoji iz zmesi nižjih alkoholov, kot so na primer metanol, etanol, propanol, butanol, heksanol, ki so med seboj v kateremkoli razmerju rA, preferenčno 1,1/3 in/ali 3. Koncentracija omenjenih nižjih alkoholov je v območju med 1,0 mol/L in 17,0 mol/L. Katalizator reakcije je amoniak ali tetrametil amonijev hidroksid s koncentracijo med 0,1 mol/L in 1 mol/L, pri čemer je katalizator preferenčno 25% vodna raztopina amoniaka. Reakcijski pogoji so:
• temperatura med 20 °C in 75 °C;
• čas 1 do 72 ur;
• pH med 8,5 in 11,5; ter • molsko razmerje med vodo in tetraalkoksisilanom (R) med 4 in 120. Preferenčno reakcija traja 24 ur pri sobni temperaturi ter pri pH medija nad 9. Nastalo oborino se izmenično centrifugira 5 minut pri 4500 obratov/minuta in spira z mešanico etanol voda v razmerju 1:1.
Po tem postopku sintetizirani delci S1O2 so sferični, monodisperzni, ozke porazdelitve velikosti v območju D = (492,23 ± 5) nm. Izmerjena izoelektrična točka delcev v vodnem mediju je pri pH vrednosti 2,2 ± 0,3. Elektrokinetski potencial (ζ) na površini sintetiziranih delcev v vodnem mediju pri pH vrednosti 3 znaša (-25 ± 7) eV in pri pH vrednosti medija 5 (-42 ± 5) eV.
Ί
Produkte Stoberjeve reakcije se potem v koraku b) suspendira v destilirani vodi do vsebnosti delcev S1O2, tako da je njihova koncentracija v območju od 0,25 mol% do 2,0 mol%. Suspenzijo delcev S1O2 dodamo v volumskem deležu med 0,1 in 0,5 k vodni raztopini Fe2+/Fe3+ ionov, katerih molarna koncentracija je v območju od 0,02 mol/L do 0,15 mol/L. Vodne raztopine železovih soli v koraku c) so na osnovi nitratov, sulfatov, kloridov in acetatov. Raztopina se meša 10 minut pri sobni temperaturi.
Sledi korak e), v katerem se doda bazični vodni raztopini [2OIT/HCO3'] ionov ter [ΟΟ3 27ΗΟΟ3] ionov s pH vrednostjo med 7 in 12 v volumskem razmerju od 0,3 do 5 glede na vodno raztopino Fe2+/Fe3+ ionov. Nato se suspenzijo zmerno meša od 10 min do 2 uri pri sobni temperaturi in pH vrednosti medija v območju med 2,5 in 5. Ta korak je namenjen raztapljanju S1O2 jeder.
Potem se suspenziji doda bazični obarjalni reagent, da se sproži obarjanje Fe2+/Fe3+ hidroksidov v mediju s pH vrednostjo od 9 do 11. Obarjalni reagent je lahko vodna raztopina amoniaka (NH3) ali tetrametil amonijevega hidroksida (CH3)4N+OH') s koncentracijo med 1 mol/L in 14 mol/L. Preferenčno se za obarjanje uporabi 13,4 M vodno raztopino amoniaka, temperatura obarjanja je 90 ± 2 °C, pH medija pa 10,2 ± 0,2. V naslednjem koraku h) z oksidacijo v zračni atmosferi z 21 volumskih odstotkov O2 nastanejo superparamagnetni nanodelci spinelnega železovega oksida z ozko porazdelitvijo velikosti v območju (10 ± 2) nm, ki tvorijo homogeno ovojnico votlih sferičnih nanostruktur, katerih premer v povprečju znaša 435 nm. Sledita še koraka i) in j), v katerih se nanodelci magnetno dekantirajo in sperejo z destilirano vodo.
Rezultat postopka po izumu so superparamagnetne votle sferične nanostrukture, katerih votla notranjost omogoča shranjevanje različnih aktivnih terapevtskih in drugih substanc, pri čemer homogena in porozna ovojnica na osnovi superparamagnetnih nanodelcev spinelnih struktur železovega oksida omogoča odzivnost in vodljivost celotne nanostrukture pod vplivom zunanjega magnetnega polja in sproščanje aktivne substance vsled poroznosti ovojnice. Spinelne strukture železovega oksida so lahko tudi magnetit (Fe3+)8[Fe2'5+]i6O32 ali maghemit (Fe3+)8[Fe3+5/6ni/6]i6O32, kjer □ predstavlja vrzel, () in [ ] oklepaja pa tetraedrična in oktaedrična intersticijska mesta v spinelni kritalni strukturi.
Pripravljeni superparamagnetni votli sferični nanodelci pripravljeni po postopku po izumu se okarakterizirajo s pomočjo metode rentgenske praškovne difrakcije (XRD), presevne elektronske mikroskopije (TEM), z metodo analize specifične površine (BET), magnetizacije z vibrirajočim vzorcem (VSM), ter vrstične elektronske mikroskopije (SEM).
Izvedbeni primer 1
K alkoholni mešanici metanola in 2-propanola (rA=1/3) pripravljeni v 250 ml reakcijski posodi opremljeni z mešalom, se doda 8,1 ml vode, 17,7 ml 25 % raztopine amonijaka ter prekurzor tetraetoksisilan (TEOS) do množinskega razmerja med vodo in prekurzorjem R=40. Reakcijsko zmes se meša na magnetnem mešalu 24 ur pri sobni temperaturi. Nastalo oborino se izmenično centrifugira 5 min pri 4500 obr/min in spira z mešanico etanokvoda (1:1). Po centrifugiranju in spiranju se suspendira 1,6 mol% S1O2 produkta v destilirani vodi in doda k 0,13-M vodni raztopini Fe2+/Fe3+ ionov v volumskem deležu 0,2 ter meša 10 minut pri sobni temperaturi. Reakcijski zmesi se zatem doda bazični vodni raztopini [2OH7HCO3'] ionov s pH 11 (raztopina A) ter [CO327HCC>3'] ionov s pH 9 (raztopina B) v medsebojnem volumskem razmerju [raztopina A/raztopina Β] = 4 do pH vrednosti reakcijskega medija 3 ter meša nadaljnjih 10 min pri sobni temperaturi. Po končani reakciji se Fe2+/Fe3+ ione obori v obliki hidroksidov s 13,4 M vodno raztopino amonijaka 1 uro pri temperaturi (90 ± 2) °C in pH vrednosti medija 10. Po končani reakciji se produkt magnetno dekantira, izmenično centrifugira in spira z destilirano vodo ter okarakterizira, kot je opisano zgoraj.
Izvedbeni primer 2
K alkoholni mešanici metanola in 2-propanola (rA=1/3) pripravljeni v 250 ml reakcijski posodi opremljeni z mešalom, se doda 8,1 ml vode, 17,7 ml 25 % raztopine amonijaka ter prekurzor tetraetoksisilan (TEOS) do množinskega razmerja med vodo in prekurzorjem R=40. Reakcijsko zmes se meša na magnetnem mešalu 24 ur pri sobni temperaturi. Nastalo oborino se izmenično centrifugira 5 min pri 4500 obr/min in spira z mešanico etanokvoda (1:1). Po centrifugiranju in spiranju se suspendira 1,6 mol% S1O2 produkta v destilirani vodi in doda k 0,065-M vodni raztopini Fe2+/Fe3+ ionov v volumskem deležu 0,2 ter meša 10 minut pri sobni temperaturi. Reakcijski zmesi se zatem doda bazični vodni raztopini [2OH7HCO3'] ionov s pH 11 (raztopina A) ter [CO327HCO3'] ionov s pH 9 (raztopina B) v medsebojnem volumskem razmerju [raztopina A/raztopina Β] = 4 do pH vrednosti reakcijskega medija 3 ter meša nadaljnjih 10 min pri sobni temperaturi. Po končani reakciji se Fe2+/Fe3+ ione obori v obliki hidroksidov s 13,4 M vodno raztopino amonijaka 1 uro pri temperaturi (90 ± 2) °C in pH vrednosti medija 10. Po končani reakciji se produkt magnetno dekantira, izmenično centrifugira in spira z destilirano vodo ter okarakterizira, kot je opisano zgoraj.
Izvedbeni primer 3
K alkoholni mešanici metanola in 2-propanola (rA=1/3) pripravljeni v 250 ml reakcijski posodi opremljeni z mešalom, se doda 8,1 ml vode, 17,7 ml 25 % raztopine amonijaka ter prekurzor tetraetoksisilan (TEOS) do množinskega razmerja med vodo in prekurzorjem R=40. Reakcijsko zmes se meša na magnetnem mešalu 24 ur pri sobni temperaturi. Nastalo oborino se izmenično centrifugira 5 min pri 4500 obr/min in spira z mešanico etanokvoda (1:1). Po centrifugiranju in spiranju se suspendira 1,6 mol% SiO2 produkta v destilirani vodi in doda k 0,13-M vodni raztopini Fe2+/Fe3+ ionov v volumskem deležu 0,5 ter meša 10 minut pri sobni temperaturi. Reakcijski zmesi se zatem doda bazični vodni raztopini [2OH /HCO3'] ionov s pH 11 (raztopina A) ter [CO327HCO3‘] ionov s pH 9 (raztopina B) v medsebojnem volumskem razmerju [raztopina A/raztopina Β] = 1,1 do pH vrednosti reakcijskega medija 3 ter meša nadaljnjih 10 min pri sobni temperaturi. Po končani reakciji se Fe2+/Fe3+ ione obori v obliki hidroksidov s 13,4 M vodno raztopino amonijaka 1 uro pri temperaturi (90 ± 2) °C in pH vrednosti medija 10. Po končani reakciji se produkt magnetno dekantira, izmenično centrifugira in spira z destilirano vodo ter okarakterizira, kot je opisano zgoraj.
Pripravljeni superparamagnetni votli sferični nanodelci so prikazani na slikah, ki prikazujejo:
Slika 1: Mikroskopski posnetek vzorcev votlih nanostruktur pripravljenih po izvedbenem primeru 1
Slika 2: Mikroskopski posnetek vzorcev votlih nanostruktur pripravljenih po izvedbenem primeru 2
Slika 3: Mikroskopski posnetek vzorcev votlih nanostruktur pripravljenih po izvedbenem primeru 3
Kot je razvidno iz slik, so pripravljene nanostrukture homogene velikosti, kar potrjujejo tudi meritve, katerih rezultati so prikazani v Tabeli 1. Hkrati so v prikazani tudi rezultati specifične magnetizacije pripravljenih nanostruktur.
Tabela 1: Karakteristike vzorcev votlih nanostruktur pripravljenih po izvedbenih primerih od 1 do 3.
Vzorec | Specifična magnetizacija (emu/g) | Velikost votlih nanostruktur (nm) |
po izvedbenem primeru 1 | 55 ±5 | 457 ± 25 |
po izvedbenem primeru 2 | 44 ±5 | 416 ±25 |
po izvedbenem primeru 3 | 24 ±5 | 414 ±26 |
Postopek po izumu omogoča pripravo superparamagnetnih votlih sferičnih nanostruktur, ki so homogene velikosti, pravilne sferične oblike, primerno namagnetene, da se odzivajo na zunanje magnetno polje, in imajo primerno porozno ovojnico, ki omogoča nadzorovano sproščanje snovi znotraj nanostruktur. Hkrati postopek omejuje uporabo organskih topil in izjemnih reakcijskih pogojev za pripravo superparamagnetnih nanostruktur, kar omogoča nižanje stroškov in okolju prijazno tehnologijo.
Claims (15)
- Patentni zahtevki1. Postopek priprave superparamagnetnih votlih sferičnih nanostruktur značilen po tem, da se na površino s Stoberjevim procesom pripravljenih trdnih jeder silicijevega dioksida (SiO2) adsorbirajo Fe2+/Fe3+ ioni, po čemer se SiO2 jedra raztopijo z uporabo bazičnih vodnih raztopin [2OH7HCO3'] ionov ter [CO32' /HCO3'] ionov s pH vrednostjo med 7 in 12, in se z obarjalnim reagentom oborijo Fe2+/Fe3+ ioni v obliki superparamagnetnih nanodelcev spinelnega železovega oksida.
- 2. Postopek priprave superparamagnetnih votlih sferičnih nanostruktur po zahtevku 1, značilen po tem, da obsega sledeče korake:a. Stoberjeva sinteza trdnih jeder silicijevega dioksida;b. suspendiranje pripravljenih trdnih jeder v destilirani vodi;c. dodatek vodne raztopine Fe2+/Fe3+ ionov;d. mešanje;e. dodatek bazične vodne raztopine dveh kombinacij ionov [2OH7HCO3'j ionov ter [CO3 27HCO3'], ki imata pH vrednost med 7 in 12;f. mešanje;g. obarjanje Fe2+/Fe3+ ionov z obarjalnim reagentom;h. oksidacija v zračni atmosferi;i. magnetno dekantiranje; inj. centrifugiranje in spiranje z destilirano vodo.
- 3. Postopek priprave superparamagnetnih votlih sferičnih nanostruktur po zahtevku 1 ali 2, značilen po tem, da je prekurzor za Stoberjevo sinteza trdnih jeder silicijevega dioksida tetraalkoksisilan s splošno formulo Si(OR’)4, pri čemer je R’ izbran v skupini, v kateri so metil, etil, propil, butil, heksil; da je preferenčno izbran prekurzor tetraetoksisilan (TEOS); da je koncentracija prekurzorja med 0,05 mol/L in 1,8 mol/L; da je molsko razmerje med vodo in tetraalkoksisilanom med 4 in 120, preferenčno 40; in da se raztopina meša 24 ur na magnetnem mešalu pri sobni temperaturi in pri pH medija nad 9.
- 4. Postopek priprave superparamagnetnih votlih sferičnih nanostruktur po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilen po tem, da se pripravljena trdna jedra SiO2 suspendira v destilirani vodi tako, da je njihova koncentracija v območju od 0,25 mol% do 2,0 mol%, in se to suspenzijo v volumskem deležu med 0,1 in 0,5 doda k vodni raztopini Fe2+/Fe3+ ionov, katerih molarna koncentracija je v območju od 0,02 mol/L do 0,15 mol/L, pri čemer so vodne raztopine železovih soli na osnovi nitratov, sulfatov, kloridov in acetatov.
- 5. Postopek priprave superparamagnetnih votlih sferičnih nanostruktur po zahtevku 4, značilen po tem, da je koncentracija suspendiranih delcev SiO21,6 mol%, da je koncentracija vodne raztopine Fe2+/Fe3+ ionov 0,13 M in da je volumski delež suspenzije SiO2, ki je dodana k vodni raztopini Fe2+/Fe3+ ionov, 0,2.
- 6. Postopek priprave superparamagnetnih votlih sferičnih nanostruktur po zahtevku 4, značilen po tem, daje koncentracija suspendiranih delcev SiO2 1,6 mol%, da je koncentracija vodne raztopine Fe2+/Fe3+ ionov 0,065 M in da je volumski delež suspenzije SiO2, ki je dodana k vodni raztopini Fe2+/Fe3+ ionov, 0,2.
- 7. Postopek priprave superparamagnetnih votlih sferičnih nanostruktur po zahtevku 4, značilen po tem, da je koncentracija suspendiranih delcev SiO2 1,6 mol%, da je koncentracija vodne raztopine Fe2+/Fe3+ ionov 0,13 M in da je volumski delež suspenzije SiO2, ki je dodana k vodni raztopini Fe2+/Fe3+ ionov, 0,5.
- 8. Postopek priprave superparamagnetnih votlih sferičnih nanostruktur po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilen po tem, da se v koraku e) doda bazični vodni raztopini [2OH7HCO3'] ionov ter [CO3 27HCO3'j ionov s pH vrednostjo med 7 in 12 v volumskem razmerju od 0,3 do 5 glede na vodno raztopino Fe2+/Fe3+ ionov.
- 9. Postopek priprave superparamagnetnih votlih sferičnih nanostruktur po zahtevku 8, značilen po tem, da je pH vrednost bazične vodne raztopine [2OH' /HCO3’] ionov 11 in da je pH vrednost bazične vodne raztopine [CO327HCO3'j ionov 9 ter da je medsebojno volumsko razmerje obeh raztopin 4; da je pH reakcijskega medija 3.
- 10. Postopek priprave superparamagnetnih votlih sferičnih nanostruktur po zahtevku 8, značilen po tem, da je pH vrednost bazične vodne raztopine [2OH' /HCO3'] ionov 11 in da je pH vrednost bazične vodne raztopine [CO327HCC>3'] ionov 9 ter da je medsebojno volumsko razmerje obeh raztopin 1,1; da je pH reakcijskega medija 3.
- 11. Postopek priprave superparamagnetnih votlih sferičnih nanostruktur po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilen po tem, da mešanje v koraku d) traja 10 minut pri sobni temperaturi, in da mešanje v koraku f) traja od 10 minut do 2 uri pri sobni temperaturi in pH vrednosti medija v območju med2,5 in 5.
- 12. Postopek priprave superparamagnetnih votlih sferičnih nanostruktur po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov, značilen po tem, da se obarjanje v koraku g) izvede tako, da se suspenziji doda bazični obarjalni reagent, ki je lahko amoniak (NH4OH) ali tetrametil amonijev hidroksid ((CH3)4N+OH'), s koncentracijo med 1 mol/L in 14 mol/L, pri čemer se za obarjanje preferenčno uporabi 13,4 M vodno raztopino amoniaka; in da je temperatura obarjanja 90 ± 2 °C, pH medija pa je 10,2 ± 0,2.
- 13. Superparamagnetne votle sferične nanostrukture pripravljene po kateremkoli izmed predhodnih zahtevkov za uporabo v medicini, farmaciji, kozmetiki, elektroniki, okoljevarstvu, biotehnologiji, agronomiji, fotoniki, fotovoltaiki, senzoriki, v proizvodnji in shranjevanju vodika, računalništvu in informatiki ter proizvodnji novih naprednih in nanostrukturiranih materialov.
- 14. Superparamagnetne votle sferične nanostrukture za uporabo po zahtevku 13, pri čemer se superparamagnetne votle sferične nanostrukture uporabljajo kot sodobni nosilci aktivnih terapevtskih in drugih substanc.
- 15. Superparamagnetne votle sferične nanostrukture za uporabo po zahtevku 13 ali zahtevku 14 pri shranjevanju označevalnih markerjev za zgodnjo detekcijo rakastih celic in tarčno dostavo zdravilnih učinkovin ter genskega materiala.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SI201400120A SI24657A (sl) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | Postopek priprave superparamaganetnih votlih sferičnih nanostruktur |
GB1505056.0A GB2526659B (en) | 2014-03-28 | 2015-03-25 | Process for preparation of superparamagnetic hollow spherical nanostructures |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SI201400120A SI24657A (sl) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | Postopek priprave superparamaganetnih votlih sferičnih nanostruktur |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SI24657A true SI24657A (sl) | 2015-09-30 |
Family
ID=53052387
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SI201400120A SI24657A (sl) | 2014-03-28 | 2014-03-28 | Postopek priprave superparamaganetnih votlih sferičnih nanostruktur |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
GB (1) | GB2526659B (sl) |
SI (1) | SI24657A (sl) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105381780B (zh) * | 2015-12-07 | 2017-10-31 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种吸附‑超导磁分离除砷锑的磁性吸附剂及其制备方法 |
CN112811463B (zh) * | 2021-01-28 | 2022-10-18 | 沈阳化工大学 | 一种壳厚可控二氧化锡空心微球制备方法 |
CN114293053B (zh) * | 2021-12-29 | 2022-05-20 | 河源泳兴硬质合金股份有限公司 | 一种钨钢陶瓷硬质合金及其制备方法 |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102285691A (zh) * | 2011-03-17 | 2011-12-21 | 青岛大学 | 一种磁性铁氧体纳米颗粒的制备方法 |
CN104387535B (zh) * | 2014-12-08 | 2017-01-04 | 新乡医学院 | 双亲性超顺磁性复合中空微球及其制备方法 |
-
2014
- 2014-03-28 SI SI201400120A patent/SI24657A/sl not_active IP Right Cessation
-
2015
- 2015-03-25 GB GB1505056.0A patent/GB2526659B/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB2526659A (en) | 2015-12-02 |
GB2526659B (en) | 2017-12-13 |
GB201505056D0 (en) | 2015-05-06 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Koo et al. | Preparation and characterization of superparamagnetic magnetite (Fe3O4) nanoparticles: A short review | |
Noqta et al. | Recent advances in iron oxide nanoparticles (IONPs): synthesis and surface modification for biomedical applications | |
Khmara et al. | Chitosan-stabilized iron oxide nanoparticles for magnetic resonance imaging | |
Sun et al. | Magnetic iron oxide nanoparticles: Synthesis and surface coating techniques for biomedical applications | |
Wu et al. | In situ preparation of magnetic Fe3O4-chitosan nanoparticles for lipase immobilization by cross-linking and oxidation in aqueous solution | |
Guo et al. | Monodisperse mesoporous superparamagnetic single-crystal magnetite nanoparticles for drug delivery | |
Digigow et al. | Preparation and characterization of functional silica hybrid magnetic nanoparticles | |
Insin et al. | Incorporation of iron oxide nanoparticles and quantum dots into silica microspheres | |
Liu et al. | Magnetic nanocomposites with mesoporous structures: synthesis and applications | |
JP5701408B2 (ja) | 親水性物質でコーティングされた酸化鉄ナノ粒子の調製方法、及び酸化鉄ナノ粒子を含む磁気共鳴画像造影剤 | |
Nicolás et al. | Preparation of iron oxide nanoparticles stabilized with biomolecules: Experimental and mechanistic issues | |
Milosevic et al. | Facile microwave process in water for the fabrication of magnetic nanorods | |
Li et al. | Synthesis and characterization of monodisperse magnetic Fe3O4@ BSA core–shell nanoparticles | |
JP5700590B2 (ja) | 球状フェライトナノ粒子及びその製造方法 | |
Zhang et al. | Self-assembled core-shell Fe3O4@ SiO2 nanoparticles from electrospun fibers | |
Stojanović et al. | The solvothermal synthesis of magnetic iron oxide nanocrystals and the preparation of hybrid poly (l-lactide)–polyethyleneimine magnetic particles | |
SI24657A (sl) | Postopek priprave superparamaganetnih votlih sferičnih nanostruktur | |
KR100684629B1 (ko) | 마그네타이트 나노 분말의 제조방법 | |
Mansur et al. | Synthesis and characterization of iron oxide superparticles with various polymers | |
Bondarenko et al. | Sample preparation considerations for surface and crystalline properties and ecotoxicity of bare and silica-coated magnetite nanoparticles | |
Long et al. | Facile synthesis of stable, water-soluble magnetic CoPt hollow nanostructures assisted by multi-thiol ligands | |
Ali et al. | Size and shape control synthesis of iron oxide–based nanoparticles: Current status and future possibility | |
Tang et al. | Feasibility of TEOS coated CoFe2O4 nanoparticles to a GMR biosensor agent for single molecular detection | |
Tanaka et al. | Preparation of spherical and uniform-sized ferrite nanoparticles with diameters between 50 and 150 nm for biomedical applications | |
Faham et al. | Peg decorated glycine capped mn-ferrite nanoparticles synthesized by co-precipitation method for biomedical application |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OO00 | Grant of patent |
Effective date: 20151027 |
|
KO00 | Lapse of patent |
Effective date: 20171208 |