Гідратована і карботована наночастинка

Гідратована і карботована наночастинка, що складається з оболонки і наночастинки-ядра, при цьому наночастинка-ядро має переважно сферичну форму, поверхневий електричний заряд, розміри від 1 нм до 1000 нм і хелатована лігандами, що 3 35580 4 таких частинок. Для підвищення стійкості потрібне НИЗМА И ТРАНСПОРТН АЯ СИСТЕМА . МПК6 додаткове введення речовин-стабілізаторів. C07F 19/00, C12N1/20. Опубликовано: 1998.07.20]. Відомі гідратовані металеві наночастинки, в Недоліком відомих гідратованих і карботоваяких розміри складають від 1нм до 15мкм, а метал них частинок є те, що в якості частинки ядер в них вибраний з групи, що складається з срібла, золовикористовуються іони металу, при цьому у складі та, міді, нікелю, паладію, платини, молібдену, колигандів використовують тільки одну або дві коорбальту, родію, іридію, танталу, ванадію, заліза, динаційні молекули води, що звужує область його марганцю, вольфраму, хрому, цинку, олова, цирзастосування. конію, ніобію, титану, алюмінію, магнію, при цьому Відомі карботовані наночастинки, які складаметалеві наночастинки мають переважно сферичються з магнітних ядерних частинок і оболонки ну форму, а метал з якого складаються наночасзагальної формули виду М[Ар, С, Bq ], де М є магнітинки, знаходиться в аморфному стані [див. Патними ядерними наночастинками, А є реакційними тент України на корисну модель №23561. групами, В є біологічно активними групами, С є КОЛОЇДН А МЕТАЛЕВА ЧАСТИНКА. МПК(2006) циклодекстринами, що складаються з 1,4B01J 13/00. Опубл.25.05.2007, бюл. №7.]. зв'язаних одиниць глюкози (С6Н7O5) m[(3H)mНедоліком відомих гідратованих металевих (p+q)], де m = від 6 до 12, р є кількістю груп А, рівнаночастинок є висока їх вартість, обумовлена не від 1 до 3m, і q є кількістю груп В, рівне 3m-р складністю переведення всього об'єму наночасти[Заявка России №2004111602. МАГНИТНАЯ НАнок в аморфний стан, тоді як в більшості технолоНОДИСПЕРСИЯ, СОДЕРЖАЩАЯ ЦИКЛОДЕКСТгій потрібний аморфний стан тільки поверхневого РИНЫ, И СПОСОБ ЕЕ ПОЛУЧЕНИЯ. МПК 7 шару наночастинки, оскільки частинка взаємодіє з С09С1/00. Опубл. 2005.10.20]. середовищем саме своїм поверхневим шаром. Недоліком відомих карботованих наночастиВідомі гідратовані наночастинки, в яких розмінок є складна технологія їх отримання, а також ри складають від 1нм до 100нм, а метал вибраний низька екологічна чистота, оскільки в оболонках з групи, що складається з срібла, золота, міді, нінаночастинок не міститься вода, а в якості речокелю, паладію, платини, заліза, молібдену, кобавини-стабілізатора містяться реакційні групи, біольту, ванадію, вольфраму, хрому, ніобію, танталу, логічно активні групи і циклодекстрини. Це звужує родію, іридію, марганцю, магнію, алюмінію, цинку, область їх застосування. при цьому металеві наночастинки мають переважНайбільш близькою до пропонованої є гідрано сферичну форму, мають поверхневий електритована наночастинка, що має розміри від 1нм до чний заряд і хелатовані наелектризованими поля100нм, має переважно сферичну форму, має порними молекулами води [див. Патент України верхневий електричний заряд, хелатована поляр№26317. КОЛОЇДНА ЧАСТИНКА. МПК(2006) B01J ними молекулами води, а метал вибраний з групи, 13/00, В32В 5/00. Опубл. 10.09.2007, бюл. №14.]. що складається з срібла, золота, міді, нікелю, паНедоліком відомих гідратованих наночастинок ладію, платини, молібдену, кобальту, родію, іриє те, що вони мають малу поверхневу енергію, що дію, танталу, ванадію, заліза, марганцю, вольфзнижує їх стійкість і звужує область їх застосуванраму, хрому, цинку, олова, свинцю, осмію, ня. цирконію, ніобію, титану, алюмінію, магнію, при Відомі гідратовані і карботовані наночастинки, цьому метал в поверхневому і приповерхневому які включають серцевину з наночастинки фосфату шарі наночастинки знаходиться в аморфному стакальцію з діаметром менше 300нм, біологічно акні, поверхневий електричний заряд наночастинки тивну макромолекулу, інкапсульовану в серцевині має знак «мінус», а наночастинка хелатована за частинок і вибрану з групи, що складається з білка, рахунок кулонівських сил, що виникають між поляполіпептиду, полісахариду, нуклеїнової кислоти, рними молекулами води і зарядженою поверхнею полінуклеотиду, ліпіду і вуглеводу, і поверхневонаночастинки з утворенням тетраедричних коормодифікуючий засіб, що включає жовчну кислоту, динованих асоціатів [див. Патент України №28902. інкапсульовану в серцевині частинок [Заявка РосКОЛОЇДН А МЕТАЛЕВА Н АНОЧАСТИНКА. сии №2006132735. ТЕРАПЕВТИЧЕСКИЕ ЧАСТИМПК(2006) B01J 13/00, В32В 5/00. Опубл. ЦЫ ФОСФАТА КАЛЬЦИЯ И СПОСОБЫ ИХ ПОЛУ25.12.2007, бюл. №21.]. ЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ. МПК А61К9/00 Недоліком відомої гідратованої наночастинки (2006.01). Опубл. 2008.03.20]. є те, що вона має низьку біологічну активність Недоліком відомих гідратованих і карботоваунаслідок недостатньої поверхневої енергії із-за них наночастинок є складна технологія їх отриневрегульованого розташування молекул води в мання і обмежена область застосування. наногідратній оболонці навколо наночастинок. Відомі гідратовані і карботовані частинки, що Крім того, в зовнішній сфері наночастинки відсутні містять металеві частинки із змішаними лігандами, органічні ліганди, що також знижує її біологічну що складаються з лабільної молекули води і молеактивність і біологічну сумісність. кул органічної кислоти, при цьому ліганди і біологіВ основу корисної моделі поставлена задача чно активний метал використані в співвідношенні, підвищення стійкості гідратованої наночастинки, її що забезпечує вплив на метаболічний процес [Пабіологічної активності і розширення області застотент России №2115657. АКВАХЕЛАТ, СПОСОБ сування. Це досягається за рахунок створення ПОЛУЧЕНИЯ АКВАХЕЛАТА, СПОСОБ МОДУЛИелектричного заряду в зовнішньому шарі наногідРОВАНИЯ ХАРАКТЕРИСТИКИ КУЛЬТУРЫ КЛЕратної і нанокарбоксилатної оболонки, що покриТОК, КУЛЬТУРЫ ТКАНИ, ОДНОКЛЕТОЧН ОГО ває наночастинку. ОРГАНИЗМА ИЛИ МНОГОКЛЕТОЧНОГО ОРГАЗапропонована, як і відома гідратована і карботована наночастинка складається з оболонки і 5 35580 6 наночастинки-ядра, при цьому наночастинка-ядро на фізичні властивості кліток, тканин одноклітинмає переважно сферичну форму, поверхневий них і багатоклітинних організмів. електричний заряд, розміри від 1нм до 1000нм і Сферична форма наночастинок-ядер дозвохелатована лігандами, що складаються з молекул ляє отримати при їх електризації рівномірний елеводи і молекул карбонової кислоти, і, відповідно до ктричний заряд на поверхні частинок. Це створює цієї пропозиції, щонайменше, один ліганд в гідратумови для щільного і рівномірного оточення наноній оболонці заміщений молекулою карбонової частинок-ядер молекулами води і карбонової кискислоти, ліганди утворюють навколо наночастинлоти. ки-ядра змішану наногідратну і нанокарбоксилатну Гідратовані і карботовані наночастинки отриоболонку, а молекули карбонової кислоти в наномують в два етапи. На першому етапі отримують карбоксилатній оболонці і молекули води в наногігідратовані наночастинки диспергуванням гранул дратній оболонці орієнтовані атомами водню до речовини імпульсами електричного струму у воді поверхні наночастинки-ядра і утворюють негатив[Див. Патент України на корисну модель №23550. но заряджений зовнішній шар в змішаній наногідСпосіб ерозійно-вибухового диспергування метаратній і нанокарбоксилатній оболонці. лів. МПК B22F 9/14. Оп убл.25.05.2007. Бюл.№7.]. У наночастинці, щонайменше, один ліганд в гіПри проходженні через ланцюжки електропродратній оболонці заміщений молекулою карбоновідних гранул імпульсів електричного струму, в вої кислоти. Це підвищує біологічну активність і яких енергія імпульсів перевищує енергію сублібіологічну сумісність гідратованих і карботованих мації випарованої речовини, в точках контактів наночастинок і розширює область їх застосування. гранул одна з одною виникають іскрові розряди, в Ліганди утворюють навколо наночастинкияких здійснюється вибухоподібне диспергування ядра змішану наногідратну і нанокарбоксилатну гранул. У каналах розряду температура досягає оболонку. Це підвищує стійкість гідратованих і ка10тис. градусів. Ділянки поверхні гранул в зонах рботованих наночастинок і розширює область їх іскрових розрядів плавляться і вибухоподібне руйзастосування за рахунок високої екологічної чиснуються на найдрібніші наночастинки і пару. Розтоти наночастинок, що містять в якості лігандів плавлені наночастинки, що розлітаються, мають молекули води і молекули біологічно сумісних орсферичну форму, вони швидко охолоджуються в ганічних кислот, наприклад, лимонної кислоти, що рідині. бере участь в циклі Кребса. При диспергуванні гранул виникають свіжоутМолекули карбонової кислоти в нанокарбоксиворені поверхні, які володіють властивістю випуслатній оболонці і молекули води в наногідратній кати потік електронів [див. Открытие № 290 от 7 оболонці орієнтовані атомами водню до поверхні июня 1986г. Конюшая Ю.П. Открытия советских наночастинки-ядра. Це дозволяє отримати електученых. Часть 1. Физико-технические науки. Издричний заряд на поверхні наногідратної і нанокарво МГУ. 1988, с. 372-374]. Емісія електронів є ребоксилатної оболонки за рахунок дипольного пезультатом високої щільності зарядів свіжоутворерерозподілу зарядів в молекулах полярної рідини, них поверхонь. При розділенні поверхонь під час що збільшує поверхневу енергію гідратованих і руйнування матеріалу гранул здійснюється роздікарботованих наночастинок і підвищує їх біологічлення різнойменних зарядів, що призводить до ну і каталітичну активність. утворення в областях розривів речовини електриМолекули карбонової кислоти в нанокарбоксичного поля напруженістю до 107В/см. Таке електлатній оболонці і молекули води в наногідратній ричне поле вириває електрони з поверхні матеріаоболонці утворюють негативно заряджений зовнілу. Це фізичне явище призводить до того, що шній шар в змішаній наногідратній і нанокарбоксинаночастинки-ядра, знаходячись в потоках електлатній оболонці. Це робить гідратовані і карботоронів, набувають поверхневого електричного завані наночастинки біологічно активними, оскільки ряду із знаком «мінус». створюються умови для легкого заміщення молеОскільки молекули води є диполі, у яких зарякул води і молекул карбонової кислоти молекулади із знаком «плюс» розташовані на ядрах водню, ми білка. то вони за рахунок електростатичного поля обвоНаногідратна і нанокарбоксилатна оболонка лікають електричне заряджені наночастинки-ядра, повністю або частково покриває поверхню наночаутворюючи наногідратні оболонки. Молекули води стинки-ядра, що визначається величиною поверхутримуються навколо наночастинок за рахунок невого заряду наночастинки. Із збільшенням зарякулонівських сил, що виникають між атомами водду ступінь покриття поверхні наночастинок-ядер ню молекули води і зарядженою поверхнею нанонаногідратними і нанокарбоксилатними оболонкачастинки. Кожна пара електронів на поверхні нами збільшується. Це дозволяє управляти ступенем ночастинки утримує одну молекулу води. хелатування наночастинок. Молекули води в наногідратних оболонках орієнХелатування наночастинок-ядер наногідраттовані атомами водню до поверхні наночастинокними і нанокарбоксилатними оболонками дозвоядер, а атомами кисню на зовнішню поверхню ляє наночастинкам легко проникати через мемнаногідратної оболонки і утворюють негативно брани кліток і легко «розкриватися» з оболонок, заряджений зовнішній шар наногідратної оболонщо створює умови для їх високої активності при ки. збереженні високої екологічної чистоти. Це дозвоНа другому етапі здійснюють карботування ляє використовувати такі наночастинки усередині наночастинок. Для цього у водний розчин, що місклітинних мембран для посилення або гальмувантить гідратовані наночастинки, додають карбонову ня певних метаболічних процесів або для впливу кислоту, наприклад, лимонну кислоту. Карбонова кислота дисоціює у водному розчині по схемі: 7 35580 8 тинки набувають додаткові антиоксидантної власRCOOH « RCOO- + Н+, тивості. Ступенем заміщення молекул води в де R - радикал певної карбонової кислоти. В результаті реакція середовища змінюється з оболонках наночастинок молекулами карбонової кислоти легко управляти шляхом зміни концентранейтральної на кислу. Водний розчин містить іони ції кислоти в розчині. водню Н + і іони карбоксильної групи RCOO-. ОскіГідратовані і карботовані наночастинки мають льки розмір молекули води складає величину 2,8Ǻ, загальну формулу виду а розмір атомів водню майже вдесятеро менше – 0,31Ǻ [див. Beatriz Cordero, Verynica Gymez. [hМ2n-(H2 O)m (HOOCR)p] 2n-. Covalent radii revisited. Dalton Trans., 2008, DOI: У даній формулі hM - наночастинка-ядро, hM210.1039/b801115j], то характер їх взаємодії із за- електрично заряджена наночастинка-ядро, молерядженими наночастинки істотно відрізнятиметькули H2О і RCOOH є лігандами. Кількість лігандів ся. Крім того, маса молекули води в 18 разів більH2O рівна m, кількість лігандів RCOOH рівна р. ше маси іона водню, що робить молекулу води Електричний заряд на поверхні наночастинки рівбільш інертною в порівнянні з іоном водню. Тому ний 2n-. Величина електричного заряду 2n пов'я+ позитивно заряджені іони водню Н стають дуже зана з кількістю лігандів m і р співвідношенням: рухомими в розчині і активно притягуються нега2n=2m+р. тивно зарядженими наночастинками. Хелатування наночастинки-ядра змішаною Позбавлений електрона водень перетворюнаногідратною і нанокарбоксилатною оболонкою, в ється на дуже малий іон, який легко проникає між якій молекули лігандів орієнтовані атомами водню молекулами води в ближню зону наночастинки і до поверхні наночастинки-ядра і утворюють негаможе розміщуватись безпосередньо у поверхні тивно заряджений зовнішній шар в змішаній нанонаночастинки набагато ближче, ніж молекула вогідратній і нанокарбоксилатній оболонці, призводи. Оскільки значення сили Кулона обернено продить до утворення стійких хелатни х комплексів без порційно квадрату відстані, то сила притягування додавання інших лігандів. іона водню Н+ набагато перевищує силу притягуГідратовані і карботовані наночастинки можна вання молекули води. Таким чином, сукупність використовува ти в якості ефективної транспортної таких чинників, як менші розміри іона водню, менсистеми для перенесення різноманітних біогенних ша відстань у нього до поверхні наночастинки, металів через клітинні мембрани. Наприклад, їх велика його рухливість і значно велика кулонівська можна додавати в розчини, в яких зберігаються сила притягування створюють значні переваги у або вирощуються клітки або тканини. У разі багаіонів водню в порівнянні з молекулами води для токлітинних організмів, особливо ссавців, можна захоплення ними приповерхневого шару електриготувати сполуки аквахелатів у вигляді харчових чне заряджених наночастинок і витіснення з цієї продуктів, напоїв, мазей, кремів, шампунів, засобів зони молекул води. догляду за волоссям, очних крапель, вушних краВ результаті здійснюється заміщення лігандпель, рідин для полоскання рота, зубних паст, губмолекул води в наногідратній оболонці іонами воної помади, дезодорантів, носових розчинів і аеро+ дню Н , оскільки кулонівська сила, що утримує золів, супозиторіїв, шкірних мазей, ін'єкційних диполь води на поверхні наночастинки, набагато розчинів тощо. менше кулонівської сили, що притягує до поверхні Приклад 1. Гідратовані і цитратовані наночаснаночастинки іон водню. Заміщенню сприяє також тинки срібла (наночастинки аквацитронаносрібла). те, що р ухливість диполів води набагато менше В якості наночастинки-ядра використовуються рухливості іонів водню Н +. наночастинки срібла, отримані диспергуванням Всі викладені вище діючі чинники призводять срібних гранул імпульсами електричного струму у до того, що певна кількість молекул води в наногіводі [Див. Патент України на корисну модель дратній оболонці наночастинки заміщається іона№23550. Спосіб ерозійно-вибухового диспергуми водню Н+. В результаті іони водню фіксуються вання металів. МПК B22F 9/14. Опубл.25.05.2007. у поверхні наночастинок, а кількість вільних іонів Бюл.№7.]. Лігандами є молекули води і лимонної водню Н + в розчині зменшується, що призводить кислоти. Аквацитронаносрібло є колоїдним розчидо зменшення кислотності розчину і, відповідно, ном коричневато-сірого кольору. до зростання значення рН. Іони водню Н+, що Приклад 2. Гідратовані і цитратовані наночасутримуються зарядженою наночастинкою, притятинки міді (наночастинки аквацитронаноміді). В гають до себе карбоксил-іони RCOO-, що призвоякості наночастинки-ядра використовуються нанодить до відновлення дисоційованих молекул карчастинки міді, отримані диспергуванням мідних бонової кислоти в приповерхневих зонах гранул імпульсами електричного струму у воді. наночастинок. При цьому кількість іонів Н + і карбоЛігандами є молекули води і лимонної кислоти. ксил-іонів RCOO- в розчині зменшується, і при доАквацитронаномідь є колоїдним розчином світло статньо високій концентрації наночастинок реакція зеленого кольору з червонуватим відтінком. середовища знову наближається до нейтральної. Приклад 3. Гідратовані і цитратовані наночасВ результаті, навколо наночастинки на додатинки золота (наночастинки аквацитронанозолоток до наногідратної оболонки формується нанота). В якості наночастинки-ядра використовуються карбоксилатна оболонка, в якій молекули карбонаночастинки золота, отримані диспергуванням нової кислоти орієнтовані атомами водню до золотих гранул імпульсами електричного струму у поверхні наночастинок і утворюють негативно заводі. Лігандами є молекули води і лимонної кислоряджений зовнішній шар в нанокарбоксилатних ти. Аквацитронанозолото є колоїдним розчином оболонках. В результаті, карботовані (при застосірувато-синього кольору. суванні лимонної кислоти - цитратовані) наночас 9 35580 10 Приклад 4. Гідратовані і цитратовані наночасвих гранул імпульсами електричного струму у воді. тинки кобальту (наночастинки аквацитронанокоЛігандами є молекули води і лимонної кислоти. бальту). В якості наночастинки-ядра використовуАквацитронаноцинк є колоїдним розчином з світло ються наночастинки кобальту, отримані сірого кольору. диспергуванням кобальтових гранул імпульсами Приклад 8. Гідратовані і цитратовані наночаселектричного струму у воді. Лігандами є молекули тинки танталу (наночастинки аквацитронанотантаводи і лимонної кислоти. Аквацитронанокобальт є лу). В якості наночастинки-ядра використовуються колоїдним розчином коричневого кольору. наночастинки танталу, отримані диспергуванням Приклад 5. Гідратовані і цитратовані наночастанталових гранул імпульсами електричного струтинки марганцю (наночастинки аквацитронаномарму у воді. Лігандами є молекули води і лимонної ганцю). В якості наночастинки-ядра використовукислоти. Аквацитронанотантал є колоїдним розчиються наночастинки марганцю, отримані ном темно-блакитного кольору. диспергуванням марганцевих гранул імпульсами Приклад 9. Гідратовані і цитратовані наночаселектричного струму у воді. Лігандами є молекули тинки магнію (наночастинки аквацитронаномагводи і лимонної кислоти. Аквацитронаномарганець нию). В якості наночастинки-ядра використовуютьє колоїдним розчином золотисто-коричневого кося наночастинки магнію, отримані диспергуванням льору. магнієвих гранул імпульсами електричного струму Приклад 6. Гідратовані і цитратовані наночасу воді. Лігандами є молекули води і лимонної кистинки заліза (наночастинки аквацитронанозаліза). лоти. Аквацитронаномагній є колоїдним розчином В якості наночастинки-ядра використовуються зеленовато світло-сірого кольору. наночастинки заліза, отримані диспергуванням Приклад 10. Гідратовані і цитратовані наночазалізних гранул імпульсами електричного струму у стинки молібдену (наночастинки аквацитронановоді. Лігандами є молекули води і лимонної кисломолибдену). В якості наночастинки-ядра використи. Аквацитронанозалізо є колоїдним розчином товуються наночастинки молібдену, отримані світло чорно-коричневого кольору. диспергуванням молібденових гранул імпульсами Приклад 7. Гідратовані і цитратовані наночаселектричного струму у воді. Лігандами є молекули тинки цинку (наночастинки аквацитронаноцинку). В води і лимонної кислоти. Аквацитронаномолібден якості наночастинки-ядра використовуються наноє колоїдним розчином бірюзового кольору. частинки цинку, отримані диспергуванням цинко Комп’ютерна в ерстка А. Крижанівський 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