Магнітна рідина

Реферат: Магнітна рідина включає магнетит, стабілізатор та розчинник. Вона додатково містить модифікатори органічного або неорганічного походження, а як стабілізатор беруть олеат натрію. UA 78448 U (12) UA 78448 U UA 78448 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Корисна модель належить до магнітних рідин, які можуть бути використані у медицині як носії біологічно активних сполук, наприклад, лікарських засобів пролонгованої дії для терапії онкологічних захворювань; біології та екології, наприклад, для одержання адсорбційних бар'єрів білкових сполук. 7 Відома магнітна рідина (див. авт. свід. СРСР № 1764087, МПК H01F 01/28, 1990 p.), яка включає магнетит, стабілізатор та розчинник. Синтез магнетиту ведуть співосадженням дво- та тривалентних солей заліза, а як стабілізатор беруть амонійну сіль монододецилового ефіру двохосновної кислоти. Сукупними суттєвими ознаками корисної моделі, яка заявляється, та описаного вище аналога є магнетит, стабілізатор та розчинник. Причини, що перешкоджають аналогу одержанню технічного результату корисної моделі, яка заявляється, є неможливість використання його для медико-біологічних цілей, при достатній колоїдній стабільності та намагніченості. 7 Відома магнітна рідина (див. патент Росії № 2056067, МПК H01F 01/28,20, 1996 р.) найбільш близька за технічним результатом, який досягається, та сукупністю суттєвих ознак і вибрана нами за прототип, яка включає магнетит, стабілізатор та розчинник - вода. Як стабілізатор беруть сполуки олеїнової кислоти. Сукупними суттєвими ознаками корисної моделі, яка заявляється, та прототипу є магнетит, стабілізатор та розчинник. Причинами, що перешкоджають прототипу одержанню технічного результату корисної моделі, яка заявляється, є достатньо висока агрегативність колоїдної системи, недостатня біосумісність, а також недостатньо високі магнітні властивості магнітної рідини на водяній основі, та неможливість адсорбування біологічно-активних речовин, тим самим неможливість використання магнітної рідини, наприклад, як носія лікарських засобів для терапії онкологічних захворювань. В основу корисної моделі, яка заявляється, поставлено задачу одержати таку магнітну рідину, яка би у результаті наявності компонентів, які заявляються, мала би можливість покращити медико-біологічні властивості магнітних рідин шляхом підвищення біосумісності, адсорбційної здатності, зниження агрегативності, при тому не погіршуючи магнітні властивості магнітної рідини, та розширити галузь її використання. Поставлена задача вирішується тим, що магнітна рідина, яка включає магнетит, стабілізатор та розчинник, згідно з корисною моделлю, вона додатково містить модифікатори органічного або неорганічного походження, а як стабілізатор беруть олеат натрію при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: магнетит 10-15 олеат натрію 1,0-1,5 модифікатор 0,01-0,4 розчинник решта. Крім того, як органічні модифікатори беруть поліакриламід, -амінопропілтриетоксисилан, тетраетоксисилан, мезо-2,3-димеркаптосукцинову кислоту, а як неорганічні модифікатори беруть оксид гадолінію або гідроксоапатит. А як розчинник беруть або дистильовану воду, або фізіологічний розчин, або фосфатний буфер. Наявність у складі магнітної рідини стабілізатора - олеату натрію, молекули якого зв'язані з атомами заліза через гідроксильну групу та мають відстань між собою приблизно 0,36 нм, дозволяє знизити агрегацію частинок магнетиту та підвищити стабільність магнітної рідини. Наявність модифікаторів, які нами заявляються, дає можливість розширити область використання за рахунок адсорбції біологічно-активних речовин (для терапії онкологічних захворювань). Таким чином, сукупність суттєвих ознак дозволяє покращити медико-біологічні властивості магнітних рідин, тобто підвищити біосумісність, адсорбційну здатність та знизити агрегативність магнітних частинок. Для одержання магнітної рідини використовували наступні реагенти: Сульфат заліза (II) Хлорид заліза (III) Гідроксид амонію (25 %) ГОСТ 4148-78 ГОСТ 4147-74 ГОСТ 9-92 Merck Нітрат кальцію Са (NO3)2 Schuchardtohg (Германія) Гідрофосфат амонію Merck 1 UA 78448 U (NRO4)2HPO4 Schuchardtohg (Германія) Merck Нітрат гадолінію Schuchardtohg (Германія) Merck Акриламід Schuchardtohg (Германія) Merck N, N'-метилен-бісSchuchardtohg акриламідом (Германія) Merck Schuchardtohg амінопропілтриетоксисилан (Германія) Merck Тетраетоксисилан Schuchardtohg (Германія) мезо-2,3Sigma Aldrich димеркаптосукцинова (США) кислота Merck Олеат натрію (натрій Schuchardtohg олеїновокислий) (Германія) Вода дистильована ГОСТ 6709-72 тов. Новофарм Фізіологічний розчин Біосинтез (Україна) 5 10 15 20 25 30 Магнітну рідину робили наступним чином: Спочатку здійснювали синтез магнетиту рідинофазним способом, шляхом співосадження солей дво- та тривалентного заліза водним розчином аміаку. Для проведення синтезу необхідну кількість солей розчиняли у необхідній кількості води та змішували. Профільтрований розчин додавали поступово до надлишку гідроксиду амонію. До одержаних частинок магнетиту додавали певну кількість органічного або неорганічного модифікатора. Далі проводили стабілізацію модифікованих частинок магнетиту заданою кількістю олеату натрію (oл.Na) при температурі 80 °C протягом години та доводили одержану суміш до заданого об'єму необхідним розчинником. Синтез поліакриламідного (ПАА) покриття на поверхні магнетиту здійснювалося реакцією полімеризації акриламіду зі зшиваючим агентом N, N'-метилен-біс-акриламідом в плазмі ВЧрозряду. Модифікування поверхні наночастинок магнетиту -амінопропілтриетоксисиланом (-АПС) або тетраетоксисиланом (ТЕОС) проводили рідинофазним способом в толуолі. На поверхні магнетиту утворюється полімерне покриття Si-O-Si з високим ступенем полімеризації. Модифікування поверхні магнетиту мезо-2,3-димеркаптосукциновою кислотою (ДМСК) проводили шляхом утворення зв'язку карбоксильної групи кислоти з гідроксильною групою поверхні магнетиту. ДМСК формує стабільне покриття завдяки утворенню міжмолекулярних дисульфідних зв'язків. Отриманий водний золь наночастинок, покритих ДМСК є стійким у широких межах рН (3-11). Модифікування поверхні магнетиту іонами гадолінію здійснювали за допомогою солі нітрату гадолінію у водному розчині. Шар гідроксоапатиту (ГА) синтезували шляхом додавання до наважки магнетиту необхідної кількості водного розчину (NH4)2HPO4 та водного розчину Ca(NO3)2 при перемішуванні протягом 1 години при нагріванні до 80 °C. Утворений осад промивали дистильованою водою до нейтрального рН. Далі одержану магнітну рідину досліджували наступним чином. Розміри (ДПЕМ) і форму частинок у зразках вивчали методом просвічування електронної мікроскопії (ПЕМ) на приладі Transmission Electron Microscope JEOL 2010. Намагніченість зразків виміряли за допомогою вібраційного магнітометра на частоті 228 Гц за кімнатної температури. 2 UA 78448 U 5 10 15 20 25 30 35 Седиментаційну стабільність магнітної рідини досліджували шляхом зберігання в скляному посуді за температури 10-25 °C (7-12 місяців) та стійкість до розведення водою у 10 та 20 разів з подальшим зберіганням у скляному посуді протягом 7-12 місяців. Густину зразків визначали пікнометрично. Адсорбцію Ig проводили у фізіологічному середовищі протягом 2 год. в динамічному режимі при кімнатній температурі. Кількість адсорбованої речовини на поверхні наночастинок визначали вимірюванням концентрації Ig контактних розчинів до і після адсорбції. Концентрацію вимірювали за допомогою спектрофотометра Spectrometer Lambda 35 UV/vis Perkin Elmer Instruments при =280 нм. Таким чином, магнітна рідина, яка нами заявляється, дозволяє покращати медико-біологічні та магнітні властивості магнітної рідини. Суть корисної моделі пояснюється конкретними прикладами виконання. Приклад 1. У колбу об'ємом 100 мл додавали 0,05 М сульфату заліза та 0,1 М хлориду заліза, потім додавали 84,79 мл розчинника, наприклад дистильованої води та перемішували. Фільтрували одержаний розчин та додавали поступово до надлишку гідроксиду амонію. До одержаної магнітної рідини додавали 1 М модифікатора, наприклад нітрату гадолінію. Після цього додавали до магнітної рідини 5,5 мг олеату натрію при температурі 80 °C, перемішували протягом години та доводили одержану суміш до заданого об'єму водою. Після чого досліджували одержану магнітну рідину. Поставлена задача вирішується (див. приклад 1 таблиці), магнітна рідина стабільна. Приклади 2-10. Робили так. як описано у прикладі 1, змінюючи тільки вміст та кількість компонентів магнітної рідини. Приклади 1-3, 6,7, 8. Поставлена задача вирішується (див. приклади 1-3, 6, 7, 8), магнітна рідина стабільна. Приклади 4, 9. Якщо вміст компонентів нижче меж, які нами заявляються, задача не вирішується, тому що магнітна рідина має низьку намагніченість насичення (див. приклади 4, 9 таблиці), магнітна рідина не стабільна. Приклади 5, 10. Якщо вміст компонентів вище меж, які нами заявляються, задача не вирішується, тому що магнітна рідина втрачає седиментаційну стабільність тим самим підвищує її в'язкість (див. приклади 5, 10 таблиці), магнітна рідина не стабільна. Приклад 11 - прототип. В таблиці наведені показники для прототипу, який має наступний вміст компонентів, у мас. %: Магнетит 9-17 Олеїнова кислота 2,5-4,3 Олеат триетаноламін або олеат 3,2-6,4 моноетанолдигліцериламін або олеат тригліцериламін Вода дистильована решта. Таким чином, магнітна рідина, яка нами заявляється, дозволяє за рахунок додаткових органічних або неорганічних модифікаторів покращати медико-біологічні та адсорбційні властивості магнітних рідин. Таблиця 1 Вміст магнітної рідини та її характеристики Вміст магнітної рідини, мас. % № СтабіліМодифікатор прик- Магне- затор ладу тит Олеат Органіч- Неорганічнатрію ний ний 1 12,5 1,25 0,205 2 10 1,0 0,01 3 15 1,5 0,4 4 7 0,5 0,5 5 25 2,5 2,5 6 12,5 1,25 0,205 7 10 1,0 0,01 8 15 1,5 0,4 Магнітні характеристики Середній Намагніченість Розрозмір Густина насичення MS, 3 чинник стабілізованих , г/см кА/м частинок, нм 86,045 12,0 7,1 1,21 88,99 11,9 7,0 1,20 83,1 12,0 7,2 1,22 92,0 10,5 1,0 1,05 70,0 13,4 13,0 1,28 86,045 12,0 7,1 1,21 88,99 11,9 7,0 1,12 83,1 12,0 7,2 1,22 3 UA 78448 U Продовження таблиці 1 Вміст магнітної рідини та її характеристики Вміст магнітної рідини, мас. % № СтабіліМодифікатор прик- Магне- затор ладу тит Олеат Органіч- Неорганічнатрію ний ний 9 7 0,5 0,5 10 25 2,5 2,5 Олеїнова кислота 2,5-4,3 Олеат 11 триетаноламін або Прото 9-17 олеат тип моноетанолдигліце рил-амін або олеат тригліцериламін 3,2-6,4 Магнітні характеристики Середній Намагніченість Розрозмір Густина насичення MS, 3 чинник стабілізованих , г/см кА/м частинок, нм 92,0 10,5 1,0 1,05 70,0 13,4 13,0 1,28 78,382,1 3-12 1,061,20 Таблиця 2 Адсорбційні властивості поверхонь наночастинок магнітної рідини на прикладі імуноглобуліну людини (Ig) Магнітна рідина з модифікатором Fе3O4 - прототип Ре3О4/ПАА Fe3O4/-AnC Fe3O4/TEOC Ре3О4/ДМСК Fe3O4/Gd Fe3O4/ГA Адсорбція Ig А, мг/г 0,43 116,0 67,4 72,7 92,2 46,3 111,4 ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 1. Магнітна рідина, що включає магнетит, стабілізатор та розчинник, яка відрізняється тим, що вона додатково містить модифікатори органічного або неорганічного походження, а як стабілізатор беруть олеат натрію при наступному співвідношенні компонентів, мас. %: магнетит 10-15 модифікатор 0,01-0,4 олеат натрію 1,0-1,5 розчинник решта. 2. Магнітна рідина за п. 1, яка відрізняється тим, що як органічні модифікатори беруть поліакриламід, -амінопропілтриетоксисилан, тетраетоксисилан, мезо-2,3-димеркаптосукцинову кислоту, а як неорганічні модифікатори беруть оксид гадолінію або гідроксоапатит. 3. Магнітна рідина за п. 1, яка відрізняється тим, що як розчинники беруть дистильовану воду або фізіологічний розчин, або фосфатний буфер. Комп’ютерна верстка І. Мироненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4