Спосіб отримання нанодисперсії гідратованих і карботованих наночастинок

Спосіб отримання нанодисперсії гідратованих і карботованих наночастинок, заснований на диспергуванні гранул електропровідних матеріалів імпульсами електричного струму у воді і електризації отриманих наночастинок шляхом приєднання до поверхні наночастинок електронів, емітованих свіжоутвореними мікроповерхнями диспергованих 3 35107 4 реакторі, при цьому вода має питому електропропроцеси, зокрема, ліганди вибирають з групи карвідність не більше 0,1мкСм/см, а воду із зваженибонових кислот [Патент России №2115657. Аквами наночастинками, що мають розміри менше хелат, способ получения аквахелата, способ мо100нм, багато разів направляють в реактор, не дулирования характеристики культуры клеток, допускаючи збільшення концентрації іонів в розкультуры ткани, одноклеточного организма или чині, і електризують наночастинки в полі електримногоклеточного организма и транспортная сисчних розрядів з високим градієнтом потенціалу, а тема. МПК6 C07F19/00, C12N1/20. Опубликовано: над поверхнею колоїдного розчину створюють 1998.07.20]. атмосферу з інертного газу, наприклад, аргону. Недоліком відомого способу отримання нано[Патент України на корисну модель №24391. Сподисперсії гідратованих і карботованих наночастисіб отримання колоїдних розчинів наночастинок нок є токсичність отримуваного наноматеріалу металів. МПК(2006) B01J13/00. Опубл.25.06.2007, внаслідок того, що в якості частинки-ядра викорисбюл. №9, 2007р.]. товуються іони металу. Відомий спосіб не дозволяє отримувати наноВідомий спосіб отримання нанодисперсії карчастинки, що мають високу поверхневу щільність ботованих магнітних наночастинок, при якому електричного заряду, що не дозволяє отримувати здійснюють осадження солей заліза при значенні гідратовані наночастинки, які володіють високим рН, що знаходиться в лужній області, промивку з ступенем стійкості. використанням диспергуючого агента і доведення Відомий спосіб отримання нанодисперсії гідрН до значення, що знаходиться в кислій області, ратованих наночастинок, заснований на електридодавання сполуки загальної формули (Ар, С, Bq) зації наночастинок в електричному полі шляхом і отримання наночастинок, які складаються з магприєднання до поверхні наночастинок електронів, нітних ядерних частинок і оболонки загальної фоемітованих в результаті тунельного ефекту надрмули: М[Ар, С, Bq], де М є магнітними ядерними малими поверхнями провідника з розмірами перенаночастками, А є реакційними групами, наприважно менше мікрона при напрузі в діапазоні від клад, карбоксильними, В є біологічно активними 2кВ до -29кВ, при цьому електрони приєднуються групами, С є циклодекстринами, що складаються з до наночастинок "Nm" різного розміру за допомо1,4-зв'язаних одиниць глюкози (C6H7O5)m[(3H)m(p+q)], де m = від 6 до 12, р є кількістю груп А, рівгою такої реакції: e+Nm ® N-m. [Патент RU не від 1 до 3m, і q є кількістю груп В, рівне 3m-р №2290969. Устройство и способ получения отри[Заявка России №2004111602. Магнитная нанодицательно заряженных наночастиц. МПК(2006) сперсия, содержащая циклодекстрины, и способ A61N1/44, H01J19/02. Опубл.2007.01.10]. ее получения. МПК 7 С09С1/00. Опубл. Відомий спосіб не дозволяє отримувати нано2005.10.20]. дисперсії гидратованих наночастинок з високою Недоліком відомого способу отримання наноповерхневою щільністю електричного заряду, дисперсії карботованих наночастинок є обмежена оскільки для електризації використовується тунеобласть застосування отримуваного наноматеріальний ефект, який не здатний забезпечити високу лу. щільність електронів в зоні знаходження наночасНайбільш близьким до пропонованого є спосіб тинок. Це не дозволяє отримувати нанодисперсії, отримання нанодисперсії гідратованих наночастищо володіють високим ступенем стійкості. нок, що заснований на диспергуванні провідника Відомий спосіб отримання нанодисперсії гідімпульсами електричного струму і електризації ратованих і карботованих наночастинок фосфату наночастинок в електричному полі шляхом приєдкальцію, який включає додавання біологічно актинання до поверхні наночастинок електронів, емівної макромолекули у водний розчин солі фосфатованих надмалими поверхнями провідника з розту або водний розчин солі кальцію, контакт водномірами переважно менше мікрона, в якому го розчину солі кальцію з водним розчином солі електризацію наночастинок в електричному полі фосфа ту у присутності поверхнево-модифікуючого здійснюють одночасно з ерозійно-вибуховим дисзасобу, що включає жовчну кислоту, перемішуванпергуванням провідника за допомогою вибухової ня розчину до тих пір, поки не будуть отримані електронної емісії з свіжоутворених мікроповерчастинки фосфату кальцію потрібного розміру - з хонь металевих гранул, що диспергуються [Патент діаметром менше 300нм [Заявка России України №29855. Спосіб отримання негативно за№2006132735. Терапевтические частицы фосфаряджених наночастинок "Ерозійно-вибухова нанота кальция и способы их получения и применения. технологія отримання негативно заряджених наМПК А61К9/00 (2006.01). Опубл. 2008.03.20]. ночастинок" МПК(2006) A61N1/40, B01J13/00, Недоліком відомого способу є низька продукH01J19/00. Опубл.25.01.2008]. тивність, а також присутність іонів металів в отриНедоліком відомого способу отримання наноманій речовині. дисперсії гідратованих наночастинок є те, що Відомий спосіб отримання нанодисперсії гідотримані наночастинки мають малу поверхневу ратованих і карботованих наночастинок, що вклюенергію із-за неврегульованого розташування мочає змішування розчину, що містить іон металу, з лекул води в наногідратній оболонці навколо нарозчинами, що містять перший і другий ліганди, ночастинок, що знижує стійкість гідратованих наякий відрізняється тим, що іон металу в розчині ночастинок. Крім того, в зовнішній сфері координаційно пов'язаний з молекулами води, не отриманих наночастинок відсутні органічні ліганди, менш одна з яких залишається у складі аквахелащо також знижує біологічну активність і біологічну ту після змішування з розчинами лігандів, причому сумісність отримуваного наноматеріалу. в якості лігандів і іона металу вибирають ті, які у складі аквахелату здатні впливати на метаболічні 5 35107 6 В основу корисної моделі поставлена задача При проходженні через ланцюжки електропропідвищення стійкості нанодисперсії гідратованих і відних гранул імпульсів електричного струму, в карботованих наночастинок і підвищення її біолояких енергія імпульсів перевищує енергію сублігічної і антиоксидантної активності. Це досягається мації випарованої речовини, в точках контактів за рахунок поетапного формування оболонок мігранул одна з одною виникають іскрові розряди, в цел і створення електричного заряду в зовнішньояких здійснюється вибухоподібне диспергування му шарі міцел шляхом розташування в зовнішньогранул. У каналах розряду температура досягає му шарі оболонок міцел атомів кисню молекул 10тис. градусів. Ділянки поверхні гранул в зонах води і карбоксильних груп. іскрових розрядів плавляться і вибухоподібно руйЗапропонований, як і відомий спосіб отриманнуються на найдрібніші наночастинки і пару. Розня нанодисперсії гідратованих і карботованих наплавлені наночастинки, що розлітаються, мають ночастинок заснований на диспергуванні гранул сферичну форму, вони швидко охолоджуються в електропровідних матеріалів імпульсами електрирідині. чного струму у воді і електризації отриманих наноПри диспергуванні гранул виникають свіжоутчастинок шляхом приєднання до поверхні наночаворені поверхні, які володіють властивістю випусстинок електронів, емітованих свіжоутвореними кати потік електронів [див. Открытие №290 от 7 мікроповерхнями гранул, що диспергуються, і июня 1986г. Конюшня Ю.П. Открытия советских створенні в мицелах гідратних і карбоксилатних ученых. Часть 1. Физико-технические науки. Издоболонок шляхом приєднання молекул води і мово МГУ. 1988, с.372-374]. Емісія електронів є релекул карбонової кислоти до електрично заряджезультатом високої щільності зарядів свіжоутвореної поверхні наночастинок і, відповідно до цієї них поверхонь. При розділенні поверхонь під час пропозиції, попередньо отримують нанодисперсію руйнування матеріалу гранул, відбувається роздігідратованих наночастинок, після чого створюють лення різнойменних зарядів, що призводить до карбоксилатні оболонки міцел шляхом заміщення утворення в областях розривів речовини електрищонайменше одного лиганду в гідратних оболончного поля напруженістю до 107В/см. Таке електках міцел молекулами карбонової кислоти і створичне поле вириває електрони з поверхні матеріарюють негативно заряджений зовнішній шар в лу. Це фізичне явище призводить до того, що оболонках міцел шляхом розташування в зовнішнаночастинки - ядра, знаходячись в потоках елекньому шарі оболонок міцел атомів кисню молекул тронів, набувають поверхневого електричного заводи і карбоксильних груп молекул карбонової ряду із знаком «мінус». кислоти. Оскільки молекули води є диполі, у яких заряУ запропонованому способі попередньо отриди із знаком «плюс» розташовані на ядрах водню, мують нанодисперсію гідратованих наночастинок то вони за рахунок електростатичного поля обвошляхом диспергування гранул електропровідних лікають електрично заряджені наночастинки - ядматеріалів імпульсами електричного струму у воді ра, утворюючи наногідратні оболонки. Молекули і електризації отриманих наночастинок. Це готує води утримуються навколо наночастинок за рахуміцели нанодисперсії для покриття їх карбоксиланок кулонівських сил, що виникають між атомами тною оболонкою. водню молекул води і зарядженою поверхнею наУ запропонованому способі створюють карбоночастинки. Кожна пара електронів на поверхні ксилатні оболонки міцел шляхом заміщення щонаночастинки утримує одн у молекулу води. Моленайменше одного лиганду в гідратних оболонках кули води в наногідратних оболонках орієнтовані міцел молекулами карбонової кислоти. Це підвиатомами водню до поверхні наночастинок - ядер. щує стійкість нанодисперсії і розширює область її При цьому атоми кисню молекул води розташовузастосування за рахунок високої екологічної чисються в зовнішньому шарі оболонок міцел і утвототи міцел, що містять в своїх оболонках молекули рюють негативно заряджений зовнішній шар в води і молекули біологічно сумісних органічних оболонках міцел. кислот, наприклад, лимонної кислоти, що бере На другому етапі здійснюють карботування гіучасть в циклі Кребса. дратованих наночастинок шляхом заміщення моУ запропонованому способі створюють негалекул води в гідратних оболонках міцел молекутивно заряджений зовнішній шар в оболонках мілами карбонової кислоти. Для цього у водний цел шляхом розташування в зовнішньому шарі розчин, що містить гідратовані наночастинки, дооболонок міцел атомів кисню молекул води і кардають карбонову кислоту, наприклад, лимонну боксильних груп молекул карбонової кислоти. Це кислоту. В результаті реакція середовища змінюдозволяє підвищити біологічну і антиоксидантну ється з нейтральної на кислу. активність нанодисперсії. Карбонова кислота дисоціює у водному розчиСпосіб отримання нанодисперсії гідратованих і ні за схемою: карботованих наночастинок здійснюють в два етаRCOOH « RCOO-+Н+, пи. На першому етапі отримують нанодисперсію де R - радикал певної карбонової кислоти, гидратированих наночастинок диспергуванням RCOO- - іон карбоксильної групи, Н+ - іон водню. гранул речовини імпульсами електричного струму В результаті, реакція середовища змінюється у воді [Див. патент України на корисну модель з нейтральної на кислу. Водний розчин містить №29855. Спосіб отримання негативно заряджених іони водню Н+ і іони карбоксильної групи RCOO-. наночастинок "Ерозійно-вибухова нанотехнологія Оскільки розмір молекули води складає величину отримання негативно заряджених наночастинок". 2,8Å, а розмір атомів водню майже вдесятеро меМПК (2006) A61N1/40, B01J13/00, H01J19/00 нше - 0.31Å [див. Beatri z Cordero, Verynica Gymez. Опубл.25.01.2008.]. Covalent radii revisited. Dalton Trans., 2008, DOI: 7 35107 8 10.1039/b801115j], то характер їх взаємодії із заВ результаті, навколо наночастинки на додарядженими наночастинками істотно відрізнятиток до наногідратної оболонки формується нанометься. Крім того, маса молекули води в 18 разів карбоксилатна оболонка, в якій молекули карбобільше маси іона водню, що робить її більш інертнової кислоти орієнтовані атомами водню до ною в порівнянні з іоном водню. Тому позитивно поверхні наночастинок. При цьому карбоксильні заряджені іони водню Н +, утворені при дисоціації групи RCOO- розташовуються в зовнішньому шарі молекул карбонової кислоти, стають дуже рухооболонок міцел і утворюють негативно заряджемими в розчині і активно притягуються негативно ний зовнішній шар в оболонках міцел. В результаті зарядженими наночастинками. нанодисперсія карботованих (при застосуванні Позбавлений електрона водень перетворюлимонної кислоти - цитратованих) наночастинок ється на дуже дрібний іон, який легко проникає між набуває додаткові антиоксидантні властивості. молекулами води в ближню зону наночастинки і Ступенем заміщення молекул води в оболонках може розміщуватись безпосередньо у поверхні наночастинок молекулами карбонової кислота наночастинки набагато ближче, ніж молекула волегко управляти шляхом зміни концентрації кислоди. Оскільки значення сили Кулона обернено проти в розчині. порційно квадрату відстані, то сила притягування Гідратовані і карботовані наночастинки мікроіона водню Н+ набагато перевищує силу притягуелементів мають загальну формулу виду: вання молекул води. Таким чином, сукупність та2nh M2n- (H2O )m (HOOCR )p ких чинників, як менші розміри іона водню, менша . відстань у нього до поверхні наночастинки, велика hM - наночастинка певного У даній формулі: його рухливість і значно більша кулонівська сила 2n притягування створюють значні переваги у іонів мікроелементу, h M - електрично заряджена водню в порівнянні з молекулами води для захопнаночастинка мікроелементу, молекули Н 2О і лення ними приповерхневого шару електрично RCOOH є лігандами. Кількість лігандів Н 2О рівна заряджених наночастинок і витіснення з цієї зони m. Кількість лігандів карбонової кислоти RCOOH молекул води. рівна р. Електричний заряд на поверхні наночасВ результаті здійснюється заміщення молекул тинки рівний 2n-. Величина електричного заряду + води в наногідратній оболонці іонами водню Н , 2n пов'язана з кількістю лігандів m і р співвіднооскільки кулонівська сила, що утримує диполь вошенням 2n=2m+р. ди у поверхні наночастинки, набагато менше кулоПриклад. Отримання нанодисперсії гідратованівської сили, що притягує до поверхні наночастиних і цитратованих наночастинок міді. Гранули міді нки іон водню. Заміщенню сприяє також те, що завантажували в реактор для електроімпульсного рухливість диполів води набагато менше рухливодиспергування, які під дією сили тяжіння рівномір+ сті іонів водню Н . но розміщувалися у воді на дні реактора між елекВсі викладені вище діючі чинники призводять тродами. На електроди подавали імпульси електдо того, що певна кількість молекул води в оболоричного струму з енергією 40Дж, що перевищує нках наночастинок робиться заміщеними іонами енергію сублімації випарованого металу. [Див. + водню Н . В результаті іони водню фіксуються у Патент України на корисну модель №23550. Споповерхні наночастинок, а кількість вільних іонів сіб ерозійно-вибухового диспергування металів. + водню Н в розчині зменшується, що призводить МПК B22F9/14. Опубл.25.05.2007. Бюл.№7.] У реадо зменшення кислотності розчину і, відповідно, кторі відбувалися електричні розряди по ланцюж+ до зростання значення рН. Іони водню Н , що ках металевих гранул, що контактують між собою і утримуються зарядженою наночастинкою, притяз електродами. При цьому здійснювалось диспергують до себе карбоксил-іони RCOO , що призвогування мідних гранул, а нанодисперсія гідратовадить до відновлення дисоційованих молекул карних наночастинок міді темно-зеленого кольору бонової кислоти в приповерхневих зонах виносилися потоком води з реактора в ємність. У + наночастинок. При цьому кількість іонів Н і карбоємність додавали лимонну кислоту для створення ксил-іонів RCOO- в розчині зменшується, і при доконцентрації близько 2г/л. Нанодисперсія спочатку статньо високій концентрації наночастинок реакція освітлювалася, потім набувала зеленого кольору з середовища знову наближається до нейтральної. червонуватим відтінком. [ Комп’ютерна в ерстка В. Мацело Підписне ] Тираж 28 прим. Міністерство осв іт и і науки України Держав ний департамент інтелектуальної в ласності, вул. Урицького, 45, м. Київ , МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислов ої в ласності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601