Аквахелат нанометалу

Аквахелат нанометалу, що містить металеву наночастинку як комплексоутворювач і молекули води як ліганди, а метал вибраний з групи, що складається з срібла, золота, міді, нікелю, паладію, платини, молібдену, кобальту, родію, іридію, танталу, ванадію, заліза, марганцю, 3 29852 система. МПК6 C07F19/00, C12N1/20. Опубликовано: 1998.07.20]. Недоліком відомого аквахелату є те, що він містить окрім молекул води інші ліганди, при цьому у складі лігандів використовують всього лише одну або дві координаційні молекули води, що звужує область його застосування. В основу корисної моделі поставлена задача отримання екологічно чистого аквахелату нанометалу, що розширює область його застосування. Це досягається тим, що ліганди утворюють багатошарову наногідратну оболонку, що не містить окрім молекул води ніяких інших лігандів. Запропонований, як і відомий аквахелат нанометалу містить металеву наночастинку як комплексоутворювач і молекули води як ліганди, а метал вибраний з групи, що складається з срібла, золота, міді, нікелю, паладію, платини, молібдену, кобальту, родію, іридію, танталу, ванадію, заліза, марганцю, вольфраму, хрому, цинку, олова, свинцю, осмію, цирконію, ніобію, титану, алюмінію, магнію, кадмію, галію, берилію, бору, сурми, селену, тербію, празеодиму, самарію, гадолінію, і, відповідно до цієї пропозицій ліганди утворюють багатошарову наногідратну оболонку, в якій молекули води першого шару наногідратної оболонки скоординовані навколо наночастинки за рахунок водневих зв'язків з негативно зарядженою наночастинкою, а молекули води наступних шарів наногідратної оболонки електрично зв'язані з дипольними молекулами води попередніх шарів наногідратної оболонки. В аквахелаті нанометалу ліганди утворюють багатошарову наногідратну оболонку. Це дозволяє забезпечити надійне хелатування наночастинок металу молекулами води. В багатошаровій наногідратній оболонці молекули води першого шару наногідратної оболонки скоординовані навколо наночастинки за рахунок водневих зв'язків з негативно зарядженою наночастинкою. Це додає стійкість аквахелату при його зберіганні і створює умови для легкої заміни молекул води на молекули білка при його застосуванні. Негативний електричний заряд на поверхні наночастинки створює умови для утримання навколо наночастинки лігандів полярних молекул води. Молекули води наступних шарів наногідратної оболонки електрично пов'язані з дипольними молекулами води попередніх шарів наногідратної оболонки наногідрата. Це дозволяє створити стійку багатошарову наногідратну оболонку навколо наночастинки. Хелатування наночастинки багатошаровою наногідратною оболонкою дозволяє аквахелату легко проникати через мембрани кліток, а наночастинці легко «розкриватися», що створює умови для його високої активності при збереженні високої екологічної чистоти. Це дозволяє використовува ти аквахелат нанометалу всередині клітинних мембран, що покращує, підсилює або гальмує певні метаболічні процеси або впливає на фізичні властивості кліток, тканин одноклітинних і багатоклітинних організмів. 4 Аквахелат нанометалу отримують ерозійновибуховим диспергуванням металевих гранул, що знаходяться в деіонізованій воді [див. Патент України на корисну модель №23550. Спосіб ерозійно-вибухового диспергування металів. МПК B22F 9/14. Опубл.25.05.2007. Бюл.№7.]. При проходженні через ланцюжки металевих гранул імпульсів електричного струму, в яких енергія імпульсів перевищує енергію сублімації випарованого металу, в точках контактів металевих гранул одна з одною виникають іскрові розряди, в яких здійснюється вибухоподібне диспергування металу. В каналах розряду температура досягає 10 тис. 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. Поверхневий електричний заряд у наночастинки 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 негативного електричного заряду. Створення негативного поверхневого електричного заряду у металевих наночастинок робить аквахелат подібним до аніонного хелатного комплексу. В той же час, відсутність аніона як такого виключає токсичні прояви з боку аквахелату нанометалу. Наночастинка виступає як донор електронів. Полярні молекули води є акцепторами електронів і створюють перший шар наногідратної оболонки за рахунок водневих зв'язків із зарядженою поверхнею наночастинки. В результаті формується внутрішня сфера аквахелату, яка є аніоноподібним комплексом, який може бути представлений наступною загальною формулою: [Meh (H2 O )n ]2n Me h У даній формулі позначає хелато утворюючий метал у вигляді наночастинки. Молекули Н 2О є лігандами. Кількість молекул води n - ціле число, відповідне координаційному числу хелато утворюючої наночастинки металу. Значення координаційного числа визначається величиною негативного поверхневого заряду наночастинки. Внутрішня сфера аквахелату подібна до аніона з тієї причини, що диполі води, скоординовані навколо наночастинки, повернені до зовнішнього середовища атомами кисню, що мають в диполях негативний заряд. Це створює умови для координування навколо внутрішньої сфери аквахелату наступного шару дипольних молекул води. В результаті формується зовнішня сфера аквахелату, яка є асоціатами молекул води. В 5 29852 результаті аквахелат нанометалу може бути представлений наступною загальною формулою: ... Me h (H2O )n (H2O )n ... (H2 O )n (H2 O) Багатошарова наногідратна оболонка аквахелату служить для додання стійкості аквахелату і для полегшення трансмембранного перенесення аквахелату в клітку. Лабільні молекули води в аквахелаті швидко замінюються атомами донора, які виробляються сенсорами білка, такими, як рецептори на поверхні стінки клітки, внаслідок чого трансмембранне перенесення аквахелату в клітку здійснюється легко. Відомо з електрохімічної теорії, що трансмембранне перенесення здійснюється на межі розділення фаз, а енергія для перенесення через мембрану виникає завдяки градієнту електричного потенціалу. Хелатування наночастинок багатошаровою наногідратною оболонкою, в якій молекули води першого шару наногідратної оболонки скоординовані навколо наночастинки за рахунок водневих зв'язків з негативно зарядженою наночастинкою, а молекули води наступних шарів наногідратної оболонки електрично зв'язані з дипольними молекулами води попередніх шарів наногідратної оболонки, приводить 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. Кожна пара електронів на поверхні наночастинки утримує одну молекулу води і задає координаційне число хелатному комплексу. Чим більший поверхневий заряд має наночастинка, тим більше координаційне число має хелатний комплекс. Сферична форма металевих наночастинок, отриманих ерозійно-вибуховим диспергуванням металу, дозволяє отримати при її електризації рівномірний електричний заряд на її поверхні. Це створює умови для щільного і рівномірного оточення її багатошаровою наногідратною оболонкою. Стійкість забезпечується кулонівськими силами, що виникають між поверхнею зарядженої металевої наночастинки і диполями води Оскільки в молекулі води є чотири полюси зарядів, розташованих асиметрично, то вона має помітно виражену полярність. Це приводить до утворення тетраедричних координованих асоціатів лігандів в багатошаровій наногідратній оболонці. Кількість шарів в оболонці тим більше, чим більший поверхневий негативний заряд має наночастинка. Наявність в молекулі води нескомпенсованих електричних зарядів приводить до угр упування молекул в «співтовариства» асоціати, що сприяє формуванню багатошарової наногідратної оболонки. Зв'язки між шарами наногідратної оболонки виникають за рахунок зв'язків між ядрами водню одних молекул води і електронними «згущуваннями» у ядер кисню інших. Багатошарова наногідратна оболонка оберігає наночастинки від агломерації і випадання в осад. Таким чином, стійкість аквахелату [ [[ ] ] ] 6 нанометалу визначається двома чинниками: наявністю поверхневого заряду у наночастинок і багатошаровою наногідратною оболонкою, що знаходиться навколо наночастинок. Завдяки водневим зв'язкам лігандів наночастинка може легко «розкриватися» при застосуванні аквахелату, що створює умови для високої активності аквахелату нанометалу. Аквахелат нанометалу можна використовува ти в якості ефективної транспортної системи для перенесення різноманітних біогенних металів через клітинні мембрани. Наприклад, можна додавати аквахелат в розчини, в яких зберігаються або вирощуються клітки або тканини. В разі багатоклітинних організмів, особливо ссавців, можна готувати сполуки аквахелатів у вигляді харчових продуктів, напоїв, мазей, кремів, шампунів, засобів догляду за волоссям, очних крапель, вушни х крапель, рідин для полоскання рота, зубних паст, губної помади, дезодорантів, носових розчинів і аерозолів, супозиторіїв, шкірних мазей, ін'єкційних розчинів і т.д.