Спосіб отримання аквахелату нанометалу

Спосіб отримання аквахелату нанометалу, що включає змішання частинок металу з лігандами, за 3 29281 металевих гранул в деіонізованій воді, дозволяє отримувати нетоксичні аквахелати металів за рахунок того, що в якості комплексоутворюючих металів використовується не іони металу, а металеві наночастинки. Утворення на поверхні наночастинок надмірного електричного заряду за допомогою вибухової електронної емісії з поверхні металевих гранул створює умови для утримання навколо наночастинки лігандів - полярних молекул води. Координування лігандів навколо наночастинок за рахунок водневих зв'язків молекул води із зарядженою поверхнею наночастинок дозволяє отримувати аквахелати нанометалів, що легко проникають через мембрани кліток. Спосіб здійснюють таким чином. Аквахелат нанометалу отримують ерозійно-вибуховим диспергуванням металевих гранул, що знаходяться в деіонізованій воді. [див. Патент України на корисну модель №23550. Спосіб ерозійно-вибухового диспергування металів. МПК B22F9/14. Опубл.25.05.2007. Бюл. №7]. При проходженні через ланцюжки металевих гранул імпульсів електричного струму, в яких енергія імпульсів перевищує енергію сублімації випаруваного металу, в точках контактів металевих гранул один з одним виникають іскрові розряди, в яких здійснюється вибухоподібне диспергування металу. В каналах розряду температура досягає 10тис. градусів. Ділянки поверхні металевих гранул в зонах іскрових розрядів плавляться і вибухоподібно руйнуються на найдрібніші наночастинки і пару. Розплавлені наночастинки, що розлітаються, мають сферичну форму. Надмірний поверхневий електричний заряд у наночастинок створюють за допомогою вибухової електронної емісії з поверхні металевих гранул при ерозійно-вибухо вому диспергуванні поверхні металевих гранул електричними розрядами у воді. Явище вибухової електронної емісії виникає при вибуха х локальних ділянок металевих гранул [див Открытие №176 от 24 июня 1976г. Конюшая Ю.П. Открытия советских ученых. Часть 1. Физикотехнические науки. Изд-во МГУ. 1988, с.287-288]. За рахунок явища вибухової електронної емісії утворюються потужні потоки електронів. Наночастинки, знаходячись якийсь час в потоці електронів, набувають на своїй поверхні певного електричного заряду із знаком "мінус". Створення надмірного поверхневого електричного заряду у металевих наночастинок їз знаком "мінус" робить хелатний комплекс наночастинок за структурною побудовою подібним до аніонного хелатного комплексу. В той же час, відсутність аніона як такого виключає токсичні прояви з боку отриманого аквахелату нанометалу. Аквахелат є сполукою, утвореною шляхом об'єднання наночастинки металу з неметалічними речовинами, що іменуються як ліганди. В якості лігандів в пропонованому способі використані молекули води. Загальне число зв'язків, що з'єднують метал з лігандами, розглядається як координаційне число комлексоутворювача. Це число визначається кількістю пар електронів, що 4 знаходяться на поверхні наночастинки. Наночастинка виступає в якості донора електронів. Полярні молекули води є акцепторами електронів і створюють комплексні сполуки за рахунок водневих зв'язків. Аквахелати нанометалів, отримані пропонованим способом, можна представити наступною загальною формулою: [Меh2n-(Н2О)n ]. У даній формулі Меh позначає металкомплексоутворювач у вигляді наночастинки. H2О в аквахелату є лігандом. Кількість молекул води n - ціле число, відповідне координаційному числу n комплексоутворюючої електрично зарядженої наночастинки металу Меh2n-. Значення координаційного числа n наночастинки визначається величиною поверхневого заряду наночастинки, тобто кількістю пар електронів, що знаходяться на поверхні наночастинки. У випадку використання в якості комплексоутворююча електрично зарядженої наночастинки металу Меh2n- координаційне число n може перевищува ти значення 12, яке є максимальним відомим координаційним числом для комплексоутворююча в іонній формі [див. Комплексные соединения. Большая Советская Энциклопедия. Т. 12 с.587]. Молекули води в координаційній сфері хелату служать для додання стійкості аквахелату і для полегшення трансмембранного перенесення аквахелату в клітку. Лабільні молекули води в аквахелаті нанометалу швидко замінюються атомами донора, які виробляються сенсорами білка, такими, як рецептори на поверхні стінки клітки, внаслідок чого трансмембранне перенесення аквахелату нанометалу в клітку здійснюється легко. Відомо з електрохімічної теорії, що трансмембранне перенесення здійснюється на межі розділення фаз, а енергія для перенесення через мембрану виробляється градієнтом електричного потенціалу. Хелатування наночастинок молекулами води за рахунок водневих зв'язків молекул води з електрично зарядженою поверхнею наночастинок призводить до утворення стійких хелатних комплексів без додавання інших лігандів. Оскільки молекули води є диполі, в яких заряди із знаком «плюс» розташовані на ядрах водню, то вони за рахунок електростатичного поля обволікають електрично заряджені наночастинки металу, утворюючи хелатні комплекси. Кожна пара електронів на поверхні наночастинки утримує одну молекулу води і задає координаційне число хелатного комплексу. Чим більший поверхневий заряд має наночастинка, тим більше координаційне число має хелатний комплекс. Сферична форма металевої наночастинки дозволяє отримати при електризації наночастинки рівномірний електричний заряд на її поверхні. Це створює умови для щільного і рівномірного оточення наночастинки полярними молекулами води і створення стійкого хелатного комплексу. Стійкість забезпечується кулонівськими силами, що виникають між поверхнею зарядженої металевої наночастинки і диполями води. 5 29281 Оскільки в молекулі води є чотири полюси зарядів, розташованих асиметрично, то вона має помітно виражену полярність. Це призводить до утворення тетраедричних координованих асоціатів ліганду, що створюють щільну оболонку з молекул води навколо наночастинок. Щільність оболонки тим більше, чим більший поверхневий негативний заряд має наночастинка. Кожна молекула води є диполем з високим дипольним моментом 1,87дебая. Наявність в молекулі води електричних зарядів, що не компенсуються, призводить до угр уп ування молекул в «співтовариства» асоціати. Вони виникають між ядрами водню одних молекул води і електронними «згущуваннями» у ядер кисню інших. Оскільки електронні орбіталі в кожній молекулі води утворюють структуру те траедра, водневі зв'язки упорядковують розташування молекул води у вигляді тетраедричних координованих асоціатів. Молекули ліганду розташовуються навколо наночастинки і утворюють водну, або гідрат оболонку. Ця оболонка оберігає наночастинки від агломерації і випадання в осад. Величина оболонки гідрата залежить від поверхневого заряду наночастинки. Таким чином, стійкість аквахелату визначається двома чинниками: наявністю поверхневого заряду у наночастинок і водною оболонкою, що знаходиться навколо наночастиок. Завдяки водневим зв'язкам ліганду наночастика легко «розкривається», що створює умови для високої активності аквахелату. Отриманий за пропонованим способом екологічно чистий аквахелат нанометалу можна використовува ти в якості ефективної транспортної системи для перенесення різноманітних біогенних металів через клітинні мембрани. Аквахелат нанометалу призначений для впливу на природу клітки, тканини або організму при проникненні всередину. Наприклад, можна додавати аквахелат в розчини, в яких зберігаються або вирощуються клітки або тканини. В разі багатоклітинних організмів, особливо ссавців, можна готувати сполуки аквахелату у вигляді харчових продуктів, напоїв, мазей, кремів, шампунів, засобів догляду за волоссям, очних крапель, вушних крапель, рідин для полоскання рота, зубних паст, губної помади, дезодорантів, носових розчинів і аерозолів, шкірних мазей, ін'єкційних розчинів і т.д. 6