МИКРОКОЛЛОИДНАЯ КОМПОЗИЦИЯ КРЕМНИЕВОЙ КИСЛОТЫ/БОРНОЙ КИСЛОТЫ, РАСТВОР КОМПОЗИЦИИ, СПОСОБ ИХ ПОЛУЧЕНИЯ И ПРОДУКТ ИЗ ЧАСТИЦ Российский патент 2015 года по МПК A01N25/04 A01N59/14 A61K31/69 A61K31/695 

Область техники, к которой относится изобретение

Данное изобретение относится к устойчивым водным растворам и порошкам, содержащим биодоступный и биоактивный кремний и бор, которые можно использовать для увеличения и усиления травянистых растений и деревьев, или в качестве пищевых продуктов, пищевых добавок, или в качестве кремов (гели и др.) для улучшения здоровья людей и/или животных.

Данное изобретение также относится к получению устойчивых растворов и порошков, содержащих биодоступный и биоактивный кремний и бор и необязательно другие элементы, подобные меди, молибдену, селену, цинку, соединения, такие как аминокислоты, гуминовые и фульвовые кислоты и (другие) питательные вещества.

Уровень изобретения

Кремний является важным питательным элементом для растений. Однако в современных системах сельского хозяйства растворы питательного элемента являются самыми дефицитными по биодоступности кремния.

Как известно (Epstein, Ε (1999). Silicon. Ann. Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. 50:641-64.), кремний полезен для закаливания корней растений и также полезен и даже важен для хорошего роста растения и устойчивости к болезням. Листья усилены через внешний опаловый слой, построенный из полимеров кремниевой кислоты, действующих как механический барьер. Кремний также связывает вещества растений, такие как сахара, белки или фенольные соединения, которые присутствуют во всех видах растительных тканей. Мицелии грибов больше не могут проникать в растение: кремний является важным против биотических и абиотических стрессов: он повышает урожай, вызывает устойчивость к стрессам, контролирует болезни и насекомых, снижает токсичность некоторых минералов, таких как марганец и алюминий, повышает толерантность к бедствиям от холода, регулирует потребление воды и улучшает распрямление листьев, приводящее к усилению фотосинтеза.

Бор также является важным питательным элементом для растений. Комбинация бора и кремния проявляет синергические или антагонистические действия на рост растений и устойчивость к болезням в зависимости от их концентраций (Bengsch, E (1989). Reduction in symptom Expression of Belladonna Mottle Virus Infection on Tobacco Plants by Boron Supply and the Antagonistic Action of Silicon: Verlag Zeits Naturf. D-7400 Tübingen 0341-0382/89/0900-0777 and Bengsch, E (1989). Effects of simultaneous supply of Silicon and Boron on Plant Growth and on Herbicide toxicity: Verlag Zeitschrift Naturf. D-7400 Tübingen 0341-0382/89/0900-0781). Подходящие концентрации обоих питательных элементов вызывают синергические эффекты на повышение урожая и повышенную устойчивость к болезням и насекомым.

Сущность изобретения

Кремний является важным питательным элементом для растений и может присутствовать в виде кремниевой кислоты в небольших количествах в почве, в виде минерала, в речной и океанической воде. Однако в современных системах сельского хозяйства растворы питательного элемента являются самыми дефицитными по биодоступности кремниевой кислоты и добавляемые силикаты не способны компенсировать данный дефицит.

Хотя силикаты и (поли)кремниевую кислоту иногда включают в композиции питательных веществ, данные соединения не являются биодоступными в достаточной степени как таковые, потому что они не абсорбируются. Кроме того, только низкое процентное содержание силикатов и силикагеля в воде медленно гидролизуется в ортокремниевую и дикремниевую кислоту.

Только данные производные кремниевой кислоты в небольших количествах (моно (= орто) и дикремниевая кислота) являются высокобиодоступными и релевантными биоактивными молекулами кремния для метаболизма диатомов, растений, животных и людей.

С другой стороны, ортокремниевая кислота представляет собой относительно неустойчивую молекулу с тенденцией полимеризоваться в димеры, тримеры и т.д. (= олигомерные) молекулы (неколлоидная кремниевая кислота) и затем в молекулы большего размера из нескольких тысяч кремниевых молекул, причем являются небольшими частицами в 1-8 нм, а именно в 1,5-6 нанометров, микроколлоидной фазой. Данные микроколлоидные частицы агрегируют в более длинные цепи, приводящие к настоящей трехмерной сетке (коллоид). Данный процесс приводит к образованию мягкого геля, который является слабобиодоступным. Образование данных коллоидов и гелей зависит от рН. Самый долгий период гелеобразования происходит при рН 2. При более низком и более щелочном рН время образования коллоида и, наконец, геля уменьшается (Iler R.K. The Chemistry of Silica. Wiley: New York, 1979).

Стадии от мономера до полимеризации в золь-гель можно суммировать следующим образом:

1. мономерная ортокремниевая кислота в кислой среде;

2. полимеризация ортокремниевой кислоты от мономера в димеры, тримеры, тетрамеры и т.д., линейные или циклические (олигомеры) вплоть до структур из более чем тысяча кремниевых молекул;

3. дополнительная конденсация в линейные или случайно разветвленные полимеры (маленькие сферические частицы (предзоль/микроколлоидные частицы размером 1,5-10 нм, состоящие из нескольких тысяч кремниевых молекул);

4. рост данных частиц (золь, коллоидный, размер частиц примерно 10-100 нм);

5. связывание частиц в цепи (агрегация, коллоидная);

6. сцепленная в сетку и растянутая повсюду жидкость (агрегация, предгель);

7. сгущение в гель.

Описано, что кремний абсорбируется через корни в виде ортокремниевой кислоты. Обычно силикаты, силикагель (коллоид), мета-силикаты, цеолиты и другие кремниевые соединения используют в качестве источника кремния, однако имеющего слабую биоактивность. К настоящему времени по новым данным предполагается, что другие соединения кремния (например, дикремниевая кислота) также абсорбируются определенными мембранными белками (аквапорины).

Новые химикаты, которые используют в сельском хозяйстве, также вызывают полимеризацию и агрегацию ортокремниевой кислоты в коллоиды (например, фториды, нитро- и хлорированные соединения, инсектициды, антибиотики, фунгициды и т.д.). Кроме того, синергическая активность между корнями и микробами, приводящая к лучшей биодоступности минералов и солюбилизации силикатов, исключена или снижена и это дает более слабые растения с более низким минеральным содержимым. Для того чтобы обойти данную проблему, растения должны получать больше удобрений, чем необходимо, и также должны быть защищены инсектицидами, фунгицидами и т.д., больше чем необходимо. Это является проблемой особенно для растений на гидрокультуре.

В дополнение к значению кремния для растений также существует доказательство того, что кремний является важным элементом для животных и людей (Laane, H.M.: Silicon for humans: beneficial or essential? Abstracts of 4^th International Conference on Silicon in Agriculture, 2008; 59).

Возникает вопрос, способен ли кремний также защищать и повышать устойчивость животных и людей против проникновения патогенных микробов (бактерии, грибы) и быть непосредственно связанным с некоторыми физиологическими состояниями. Человеческий организм содержит очень существенное количество кремния, значительно большее, чем количество самых важных микроэлементов, таких как Mn, Fe, Cu или Zn. Органы, особенно такие как соединительная ткань, хрящ и кости, содержат высокие количества кремния. Некоторые исследования показывают, что содержания кремния уменьшаются с возрастом. Беременные женщины имеют низкие концентрации кремния в сыворотке и применение ими добавок кремния показало терапевтическое действие на кожу и на снижения токсичности алюминия (Reffitt D.M., Jugdaohsingh R., Thompson RPH, Powell J.J.: Silicic acid: its gastrointestinal uptake and urinary excretion in man and effects on aluminium excretion. J. Inorg. Biochem. 1999; 76:141-6; and: Van Dyck K., Van Cauwenbergh R., Robberecht H., Deelstra H.: Bioavailability of silicon from food and food supplements. Fresenius J. Anal. Chem. 199; 363:541-4). Применение добавок кремния также снижает токсичность алюминия. Алюминий препятствует образованию костей и находится в определенном соотношении с неврологическими болезнями, подобными болезням Паркинсона и Альцгеймера.

Кремний связан с эластичностью стенок артерий и кровеносных сосудов и усиливает иммунную систему.

Есть клинические сообщения по улучшению заболеваний кожи, заболеваний сердца, астмы, ревматических заболеваний, псориаза, заболеваний костей и т.д. за счет применения силикагелей. Силикагели используют во всем мире. Однако данные гели являются слабобиодоступными из-за трудностей по растворению биодоступной кремниевой кислоты.

Биодоступная форма кремния представляет собой ортокремниевую кислоту и дикремниевую кислоту, не ангидрид кремниевой кислоты. Ангидрид кремниевой кислоты представляет собой диоксид кремния, который не является биодоступным. Кремний найден в продуктах питания (и в хвоще полевом) в виде силикатов, которые аналогично не являются биодоступными. Все силикаты диеты должны переходить в ортокремниевую и дикремниевую кислоту, причем являются существенными биодоступными соединениями, предназначенными для абсорбции и использования организмом.

Однако ортокремниевая кислота является неустойчивой. В концентрациях выше 1 ч/млн (максимальное количество, обычно найденное в минеральной воде) ортокремниевая кислота легко полимеризуется в длинные цепи, которые не являются биодоступными.

Следовательно, для применения кремния по эффективному биодоступному пути существует один путь с применением раствора биодоступной кремниевой кислоты и путь, который предотвращает процесс полимеризации. Однако очень трудно ингибировать полимеризацию, ведущую к образованию геля в высоко (>0,1% Si) концентрированных растворах при всех значениях рН.

Затем коллоиды и гели как таковые не являются биодоступными. От (макро)коллоидной стадии деполимеризация является очень ограниченной и едва воспроизводимой. Это приводит к очень низкой концентрации ортокремниевой кислоты.

Дополнительные изучения на людях показывают, что твердые кремниевые добавки, такие как коллоидный диоксид кремния и фитолитические силикаты, едва биодоступны или ни в какой степени не биодоступны, тогда как доказано на известном уровне техники, что раствор стабилизированной ортокремниевой кислоты в модели HCl-холин имеет высокую биодоступность (Calomme M., Cos P., Vingerhoets R., Van Hoorebeke C., Vanden Berghe D. (1998): Comparative bioavailability study of silicon supplements in healthy subjects, Journal of Parenteral and Enteral Nutrition, 22, S12, (abstract #47). Van Dyck K., Van Cauwenbergh R., Robberecht H., Deestra H.

Бор обладает подобными эффектами для растений, животных и людей. У животных и людей бор способствует повышению роста костей и силе, играет роль в предотвращении остеопороза и т.п. В растениях кремний и бор проявляют взаимно усиливающие эффекты как на рост растений, так и на снижение стрессовых факторов, в числе других влияющих на более низкую степень инфекции.

Цель настоящего изобретения состоит в получении устойчивого раствора или порошка микроколлоидной кремниевой и борной кислоты, из которых биодоступный и биоактивный кремний и бор легко абсорбируются организмом и растением.

Другая цель изобретения состоит в том, чтобы предложить простой, но инновационный способ получения вышеуказанного раствора или порошка.

Еще другая цель настоящего изобретения состоит в стабилизации кремниевой кислоты в микроколлоидной фазе с размером частиц около 4 нанометров (а именно ±1,5-6 нм), состоящей из многих сотен до нескольких тысяч молекул кремниевой кислоты, частично связанных с молекулами бора с образованием микросфер (как определено по спектрам ЯМР), также называемых микроколлоидными, в качестве предшественника для быстрого высвобождения орто- и дикремниевой кислоты.

Спектры ²⁹Si ЯМР получали при 298К с применением спектрофотометра Bruker DMX-400, работающего при 79,4 МГц с оборудованием 10 мм ВВО пробой.

Данные обычно получали в виде спектров с помощью 300 ч/млн в 32К данных точках с задержкой релаксации в 10 с и 1024 сканированиями. В качестве внешнего эталона использовали TMS.

Другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить полученный раствор, устойчивый по меньшей мере в течение года, и порошок, устойчивый по меньшей мере в течение 2 лет.

Еще другая цель настоящего изобретения состоит в том, чтобы предложить полученный раствор микроколлоидной кремниевой кислоты и борной кислоты, в котором могут быть растворены другие соединения, такие как другие минералы, витамины, аминокислоты и т.д.

Настоящее изобретение включает водный раствор с кремниевой кислотой и борной кислотой с размером частиц кремниевой кислоты около 4 нм, преимущественно в интервале 1-8 нм, а именно от 1,5 нм до 6 нм, состоящих из многих сотен до нескольких тысяч молекул кремниевой кислоты, связанных вместе с образованием микросфер (определенных по спектрам ЯМР), также называемых микроколлоидными. Данный раствор может также содержать добавку, абсорбирующую воду. Данный раствор содержит биоактивный кремний и может быть устойчивым по меньшей мере в течение 1 года. В настоящем описании фраза “частица в интервале 1-8 нм” и подобные фразы особенно могут указывать на то, что по меньшей мере 90% частиц имеют размер в таком интервале, особенно по меньшей мере 95%, а именно по существу все частицы. Размер частиц можно определить, например, с помощью ТЕМ или SEM. Особенно частицы кремниевой кислоты имеют размер частиц в интервале 1,5-6 нм (особенно по меньшей мере 90%). Даже предпочтительнее, по меньшей мере 90% частиц имеют размер в интервале 3,5-4 нм.

Следовательно, в данном изобретении предлагается композиция, содержащая подкисленный водный раствор (1) микроколлоидной кремниевой кислоты, (2) борной кислоты и (3) добавки, абсорбирующей воду, имеющая величину рН, равную или меньшую чем 1, в которой микроколлоидная кремниевая кислота имеет размеры частиц в интервале 1-8 нм. Таким образом, в данном изобретении предлагается композиция с микроколлоидной кремниевой кислотой в противоположность композициям известного уровня техники, которые являются неколлоидными (с размерами частиц ниже 1,5 нм).

Данное изобретение также включает способ получения раствора, в котором кремний и бор и одно или несколько других соединений - питательных микроэлементов (таких, как цинк, медь, молибден, селен, гуминовые кислоты, фульвовые кислоты, аминокислоты и другие) гидролизованы в кислотном водном растворе. Данный раствор может содержать одну или несколько растворенных (сильных) добавок, абсорбирующих воду (увлажнителей). Данный раствор можно также обработать до продукта из (макро)частиц или до порошка удалением по меньшей мере части водной жидкости, особенно основной части. Особенно данный раствор можно обработать до сухого порошка удалением воды из водной жидкости. Может быть предложен продукт из свободных растекающихся (макро)частиц.

В данном изобретении главным образом предлагается способ получения такой композиции, причем способ включает

- получение согласно первой процедуре первой смеси, состоящей из добавки, абсорбирующей воду, и подкисленной водной жидкости,

- получение согласно второй процедуре второй смеси, состоящей из источника кремния и водной жидкости,

- получение смеси путем смешивания, предпочтительно при температуре в интервале от >10°С до <35°С, предпочтительно при температуре в интервале 15-30°С, даже предпочтительнее при 18-22°С, первой смеси и второй смеси для получения исходного раствора, где первая смесь добавки, абсорбирующей воду, и подкисленной водной жидкости хранится по меньшей мере в течение 6 часов перед смешиванием со второй смесью источника кремния и водной жидкости и где данный способ, кроме того, включает добавление источника бора к одной второй смеси или к нескольким вторым смесям и исходному раствору.

Первая смесь предпочтительно имеет низкий рН, а именно ниже чем 1, такой как ниже чем 0,5. Подкисление можно проводить с помощью, например, Н₃РО₄ и/или HCl. Вторую смесь можно подкислять или можно не подкислять.

Предпочтительно, первая смесь хранится по меньшей мере в течение 6 часов, даже предпочтительнее по меньшей мере 12 часов, даже еще предпочтительнее по меньшей мере 18 часов. Это позволяет добавке, абсорбирующей воду, насыщаться водой. Предпочтительно первая смесь хранится без существенного перемешивания. Кроме того, предпочтительно первая смесь хранится при температуре в интервале от >10°С до <35°С, предпочтительно при температуре в интервале 15-30°С, даже предпочтительнее при температуре в интервале 18-22°С.

Данное изобретение также включает применение данного раствора или порошка, при котором, обычно после разбавления, конечный раствор (так, например, после разбавления, если вообще требуется) наносят на растения или деревья, чтобы повысить устойчивость против одной или нескольких групп микробных инфекций, насекомых, вредителей, грибов, сорняков или экстремальных физических условий. рН раствора, который применяют, находится обычно в интервале 4-6.

Данное изобретение также включает применение раствора или порошка для использования после разбавления, для усиления семян растений, деревьев и т.д.

Данное изобретение также включает применение раствора или порошка для использования после ограниченного разбавления в качестве ретарданта роста для растений и цветов.

Данное изобретение также включает применение раствора или порошка (после разбавления) при пероральном использовании для усиления различных типов соединительной ткани, костей, хряща и суставов, артерий, кожи, волос и ногтей у людей и животных (включая рыбу).

Данное изобретение также включает применение раствора или порошка (после разбавления, например, разрешенного в кремах, гелях и т.д.) при местном использовании для усиления и улучшения кожи, волос и ногтей у людей и животных.

Данное изобретение также включает применение раствора или порошка при использовании для стимулирования иммунной системы как у людей, животных, так и у растений.

Описание изобретения

Настоящее изобретение относится к раствору, содержащему кремниевую кислоту в микроколлоидной фазе в качестве предшественника, чтобы легко высвобождать биодоступный и биоактивный кремний, предпочтительно комбинированный с бором, стабилизированным добавками, абсорбирующими воду. Раствор может также содержать другие минералы, такие как медь, молибден, селен, цинк, и/или питательные (микро)элементы, и/или соединения, такие как гуминовая/фульвовая кислота, аминокислоты, и т.д.

Первый аспект настоящего изобретения относится к получению исходного раствора, содержащего соединения кремниевой кислоты с бором, стабилизированные добавкой, абсорбирующей воду (увлажнитель). Необязательно можно добавлять один или несколько питательных микроэлементов, таких как, например, селен, медь, молибден, цинк и т.д.

Второй аспект настоящего изобретения представляет собой способ получения водного раствора, особенно с помощью роторно-струйного смесителя, включающий ингибирование и даже остановку реакции полимеризации увлажнителями при кислом рН, после которой добавляют бор (особенно в форме борной кислоты). Кроме того, можно добавлять один или несколько питательных микроэлементов.

Третий аспект представляет собой распылительную сушку, распылительное отверждение, или лиофилизацию, подобную сушке вымораживанием указанного исходного раствора, посредством которой раствор переводят в порошок, содержащий кремниевую кислоту и борную кислоту (и добавку, абсорбирующую воду).

Было установлено, что комбинация биодоступного кремния с бором является синергической и вызывает повышенную биодоступность и биоактивность кремния.

Так как кремниевая кислота должна присутствовать в микроколлоидной форме, которая будет легко превращаться в биодоступный кремний, образование макроколлоидной кремниевой кислоты должно быть предотвращено. Этого можно достигнуть выбором правильной концентрации, например концентрации около 1% Si, как показано данными ЯМР.

Комбинация биодоступного кремния, бора и сильной добавки, абсорбирующей воду, дает раствор с высокими концентрациями микроколлоидной кремниевой кислоты (например, до 2% масс. Si). Такой раствор должен иметь низкий рН, ниже рН 1 и предпочтительно ниже 0,5. Данный низкий рН может быть достигнут добавлением кислот, таких как HCl и H₃PO₄. Из-за того что рН является очень низким (например, <1), вода и частицы являются высокопротонированными.

Главным образом обнаружены микроколлоидные частицы размером примерно 4 нм (ЯМР), но обычно размер может быть в интервале от 1,5 нм до 6 нм. Из-за сильного действия увлажнителя данные микроколлоидные частицы не будут расти дальше в коллоидные агрегаты большего размера, в конечном счете приводящие к осаждению.

Присутствие соединений кремниевой кислоты можно сделать видимым с помощью методологии ЯМР и показано, что размер микроколлоидных частиц определен в нанометрах. Из-за присутствия стабилизатора данные частицы не полимеризуются в макроколлоиды. Взаимосвязь между кремнием и бором в микроколлоидной фазе является еще неполностью ясной. В микроколлоидной фазе наблюдали связи кремний-бор (B-O-Si), как показано данными ЯМР. Следовательно, кажется, что комплекс кремний-бор может быть доступным.

Следовательно, раствор данного изобретения представляет собой микроколлоидный диоксид кремния, т.е. кремниевую кислоту, которая находится (в основном) на стадии 3 (полимеризация ортокремниевой кислоты в маленькие частицы/микроколлоид), и также комбинацию данного раствора с набором микроэлементов или питательных микровеществ, таких как цинк, молибден, гуминовые, аминокислоты и фульвовая кислота.

Данное изобретение не направлено на коллоидный диоксид кремния или диоксид кремния в качестве золей (стадия 4 и выше). Коллоиды содержат частицы размером от примерно 10 до 100 нм (Kirk-Othmer, 'Colloids') и Römpp описывает в его Chemie Lexikon силикасол как безводный анионный раствор коллоидного аморфного SiO₂ со средним размером частиц 15-150 нм.

Биологическая активность раствора согласно данному изобретению обусловлена данными микроколлоидными частицами с борной кислотой. Чистая микроколлоидная кремниевая кислота имеет более низкую активность. Увлажнитель способствует высокой концентрации микроколлоидной кремниевой кислоты на стадии 3 и предотвращает агрегацию. Агрегация данных частиц (стадия 4 и выше) приводит к опалесценции, мутности, отражению света, образованию коллоида и геля и таким образом к потере биоактивности.

Если используют добавку, данный увлажнитель предпочтительно выбирают из группы пищевых добавок (Е-перечень). Следовательно, раствор согласно настоящему изобретению является раствором, в котором добавка, абсорбирующая воду (увлажнитель), может представлять собой полисорбат, растительную камедь, замещенную целлюлозу, сложный полиэфир глицерина и жирных кислот, полиэтиленгликоль, полидекстрозу, пропиленгликоль, альгинат пропиленгликоля, сложный оксиэтиленгликолевый полиэфир, пектин или амидированный пектин, сложный эфир сахарозы и жирных кислот, ацетилированный или гидроксипропилкрахмал, фосфаты крахмала, мочевину, сорбит, малитол, витамин, и т.д. или их смеси. Сильный увлажнитель может мешать тому, что полимеризация происходит за пределами микроколлоидной стадии.

Для получения высокой концентрации микроколлоидной кремниевой кислоты необходима высокая концентрация добавки, абсорбирующей воду. Добавка, абсорбирующая воду, в растворе данного изобретения предпочтительно присутствует в концентрации по меньшей мере 30% (масс./об., масса на объем для порошков и об./об. для жидкостей), предпочтительно по меньшей мере 40% для жидкостей. Бор предпочтительно присутствует в концентрации около 0,2%. Такие растворы можно хранить как концентрированный раствор и держать в течение долгого периода времени (>1 года) при комнатной температуре перед разбавлением и применением к растениям, животным и людям. Следовательно, таким путем создают раствор с высокой концентрацией микроколлоидной кремниевой кислоты, который можно использовать как исходный раствор, в котором кремниевая кислота присутствует в ее микроколлоидной форме и в присутствии набора питательных элементов, таких как, например, селен, цинк, молибден. Концентрация питательных микроэлементов в растворе находится в интервале от 0,0001 до 10% об./об. Данный раствор имеет рН ниже 1, предпочтительно ниже 0,5.

Борная, кремниевая, а также гуминовая и фульвовая кислоты (экстракт из гуминового/фульвового продукта и гетерогенного продукта, содержащего органические слабые кислоты и минералы) являются слабыми кислотами и плохо растворимы в воде. В низких концентрациях они обычно находятся в незагрязненной воде повсюду на земле. Они являются жизнеспособными для поддержания минералов в растениях, у животных и людей. Все данные кислоты становятся истощенными в загрязненных системах и поэтому их биодоступность снижается. Было установлено, что отобранные смеси данных кислот в жидких препаратах в низких концентрациях стимулируют состояния нормального здоровья и могли быть использованы как питательные вещества, предотвращающие некоторые болезни и как предупреждающие старение. Следовательно, раствор настоящего изобретения может также заключать в себе специфический вариант осуществления смеси гуминовой/фульвовой кислоты. В таком растворе гуминовая/фульвовая кислоты присутствуют в конечной концентрации от 0,1 до 10% об./об.

Концентрированные растворы, подобные данным, причем содержащие микроколлоидную кремниевую кислоту, борную кислоту, набор питательных (микро)веществ, (т.е.) подобных гуминовой кислоте, и добавку, абсорбирующую воду, можно приготовить способом, в котором одно или несколько соединений кремния и бора гидролизуют в кислом растворе, содержащем одну или несколько растворенных в воде абсорбирующих добавок. В данном способе добавку, абсорбирующую воду (увлажнитель), растворяют в подкисленной воде.

Является предпочтительным подкислять и полностью гидратировать добавки, абсорбирующие воду (увлажнители в виде жидкостей или порошка, смешанного с водой), предпочтительно по меньшей мере в течение 6 часов, а именно по меньшей мере 12 часов, например, приблизительно при температуре от >10°С до <35°С, перед добавлением силикатов (например, раствора щелочного или щелочно-земельного силиката), предпочтительно посредством специального способа смешивания, особенно с применением роторно-струйного смесителя. Получали хороший результат, например, при смешивании идентичного объема разбавленного в 4-12 раз щелочного раствора силиката калия (12-18% Si) в воде (вода предпочтительно имеет температуру приблизительно в интервале от >10°С до <35°С), который добавляют к концентрированному пропиленгликолю или PEG и другим увлажнителям. Предпочтительно, наконец, добавляют бор (например, борную кислоту).

В одном из вариантов осуществления смешивание можно производить роторно-струйным смесителем, который может обеспечивать быстрое и результативное гидравлически сбалансированное смешивание. Жидкость, предназначенную для смешивания, подвергают циркуляции от бака через насос к роторно-струйному смесителю, который может располагаться под поверхностью жидкости. Поток жидкости можно использовать, чтобы тянуть зубчатую систему, которая заставляет форсунки роторно-струйного смесителя вращаться вокруг как горизонтальной, так и вертикальной осей. В варианте осуществления для смешивания жидкости можно применять аппарат (установку), описанный в WO 0224317 (которая включена в данное описание посредством ссылки).

Концентрация увлажнителя в водной жидкости, содержащей увлажнитель, который используют для образования композиции данного изобретения, равна предпочтительно по меньшей мере 80%, и в конечном кремнийсодержащем растворе конечная концентрация увлажнителя равна предпочтительно по меньшей мере 30%, а именно предпочтительно по меньшей мере 40%.

После гомогенизации раствора кремниевой и борной кислоты и раствора увлажнителя (и необязательных дополнительных компонентов, таких как один или несколько питательных (микро)элементов) композицию можно измельчить в порошок, например, распылительной сушкой в аппарате для сушки распылением, например, с помощью двухжидкостной форсунки с циклонным сепаратором высокой эффективности. Однако также можно применять другие способы, такие как сушка вымораживанием, и т.д. Размер частиц в порошке, полученном таким образом, может изменяться предпочтительно в интервале 0,1-10, особенно 0,3-5 микрометров. Это может указывать главным образом на то, что по меньшей мере 90% частиц, особенно по меньшей мере 95%, имеют размер частиц в таком интервале. Это можно определить с помощью, например, SEM.

В данном изобретении также предлагается композиция водного раствора добавки с другими соединениями, подобными питательным микроэлементам, и раствора кремниевой и борной кислоты перед применением.

Данную композицию можно получать после объединения исходных продуктов, таких как раствор кремниевой кислоты, раствор борной кислоты и раствор, содержащий увлажнитель.

Данную композицию можно также получать после растворения порошка, описанного выше.

После объединения полученный порошок можно растворять, разбавлять и применять. Например, кремниевую и борную композицию разбавляют перед применением и наносят разбрызгиванием на растения. Возможны некоторые комбинации растворов для получения раствора данного изобретения. Полученный микроколлоидный раствор можно хранить более одного года. Порошок с микроколлоидным содержимым можно хранить в течение более 2 лет.

Из-за низкого рН композиции обычно перед применением требуется разбавление до достижения допустимого рН. Предпочтительно, что рН конечного раствора после разбавления составляет 4-6. Данный рН будет зависеть от применения. рН можно регулировать, если необходимо, добавлением основания, такого как КОН или NaOH (предпочтительно при смешивании), или кислоты.

Концентрированный раствор или растворенный порошок согласно настоящему изобретению можно после разбавления добавлять к растениям или деревьям. Перед добавлением к растениям или деревьям может потребоваться фактор разбавления по меньшей мере в 100 раз. Разбавленный раствор согласно настоящему изобретению можно использовать для усиления растений, дерева и их семян, для повышения их устойчивости против микробной инфекции, насекомых, вредителей, грибов или экстремальных физических условий, подобных теплу или холоду. Если фактор разбавления ниже чем 80, разбавленный раствор можно использовать в качестве безопасного ретарданта роста для растений и цветов. Предпочтительно используют интервал рН 4-6, так как поглощение в растения является оптимальным при данном интервале рН.

Ясно, что (концентрированный) раствор или растворенный порошок, добавленный к растениям или деревьям, может также содержать другие добавки. Эти добавки можно вносить, например, после разбавления. Добавки можно также вносить в концентрированный исходный раствор. Добавки представляют собой, например, минералы, питательные вещества, противомикробные средства, инсектициды, пестициды, фунгициды, гербициды и т.д. или их комбинации. Предпочтительно данные добавки в основном не влияют на микроколлоидную природу кремниевой кислоты в растворе или не пролонгируют ее до образования истинного коллоида. Однако, когда раствор согласно данному изобретению используют (после разбавления) для опрыскивания, например, фруктов, обычно требуется меньше фунгицидов и т.д. из-за улучшенного качества фруктов и иммунитета.

Концентрированный раствор или растворенный порошок настоящего изобретения можно после разбавления наносить опрыскиванием на травянистые растения или деревья, и/или их листья, и/или их урожаи, и/или семена или добавлением раствора в среду, в которой травянистые растения или деревья находятся своими корнями (применение в случае гидропоники), или в почву. Аналогичным образом раствор можно использовать в случае гидропоники после разбавления для прорастающих семян.

Как описано выше, это будет усиливать здоровье травянистых растений или деревьев. Это также является способом концентрирования бора и кремния, например, в овощах и фруктах. Овощи и фрукты затем можно использовать для потребления людьми.

Хорошие результаты на некоторых сельскохозяйственных культурах, например на плодовых, таких как банановые, яблоневые, виноградные, грушевые культуры, на рисе, видах пшеницы, картофеля, томатов и также на цветущих растениях и т.д., можно получить с раствором, имеющим концентрацию Si от примерно 0,2 до 2% масс., концентрацию В 0,01-0,2% масс. и увлажнитель в количестве от примерно 30 до 60, предпочтительно от примерно 35 до 50% масс. рН данного раствора меньше, чем 1.

Данный (концентрированный) раствор настоящего изобретения можно также использовать после насыщения в суперабсорбентах, таких как полиакрилаты (полиакрилат натрия или гомополиаминокислотные соединения, такие как полиаспартат, или природные продукты, такие как глины или цеолиты, и т.д.). Смеси данных соединений вместе с почвенными субстратами можно использовать в качестве медленно высвобождающих средств, например медленно высвобождающих Si, B, Se и гуминовую/фульвовую кислоту, аминокислоты к растениям.

Данный (концентрированный) раствор или растворенный порошок настоящего изобретения можно также использовать после разбавления, для усиления рыбы (включая моллюсков) и для повышения их устойчивости против микробной инфекции. Данный раствор или растворенный порошок обычно будут разбавлять приблизительно в 1000-30000 раз перед добавлением к рыбе. Его можно, например, после разбавления добавлять в водоем с рыбой, так чтобы получить соответствующую концентрацию кислот. Данный раствор можно также использовать для концентрирования бора и кремния в водорослях.

Данный раствор или порошок также можно применять в комбинации с минералами, питательными веществами, противомикробными средствами или их комбинациями. Данные добавки можно вносить, например, после разбавления концентрированного раствора или растворенного порошка. Добавки можно также вносить в концентрированный исходный раствор.

Данный (концентрированный) раствор или (растворенный) порошок настоящего изобретения можно также использовать после разбавления для людей и животных с целью усиления, например, соединительной ткани, костей, кожи, ногтей, артерий, хряща и суставов. Людям и животным полезны как биодоступный кремний, так и другие питательные вещества и особенно синергический эффект повышенной биодоступности кремния за счет присутствия бора.

Данный раствор или (растворенный) порошок после разбавления можно использовать для лечения заболеваний, связанных с костью, кожей, артериями, соединительной тканью, хрящом, суставами, для лечения остеопороза, ревматических заболеваний, артериосклероза, заболеваний волос, ногтей и кожи, сердечно-сосудистых заболеваний, аллергических заболеваний, артрита, дегенеративных заболеваний, и т.д. Раствор или порошок следует использовать в терапевтической форме, это означает включение возможных физиологически приемлемых добавок. Это можно проводить, например, добавлением капель неразбавленного или разбавленного раствора или (растворенного) порошка в напитки, использованием неразбавленного или разбавленного раствора или порошка при приготовлении медицинских продуктов в качестве пищевой добавки или в качестве дополнительного компонента и другими способами. Данный раствор или порошок можно также использовать в косметических продуктах, (терапевтических) кремах и мазях, шампунях, гелях и т.д. и при их приготовлении.

Конечное разбавление раствора или растворенного порошка должно быть таким, чтобы достигнуть приемлемый рН. Это будет зависеть от применения. Обычно разбавление водой (или жидкостями на основе воды) будет изменяться приблизительно в 20-1000 раз перед потреблением. По необходимости разбавление может быть меньшим или большим. При разбавлении раствора или повышении рН раствора, например, по ходу применения предпочитают, чтобы рН составлял не выше, чем примерно 4-6. Когда рН выше, чем примерно 6, полезные эффекты снижаются. Следовательно, раствор в основном будут использовать при кислых значениях рН (меньше, чем примерно 6). Меньшие разбавления (подобные примерно в <20 раз) могут давать менее устойчивые раэбавленные растворы, в то время как более разбавленные растворы (подобные примерно более чем в 500 или 1000 раз) могут давать растворы для применения с более долгой устойчивостью.

Также потребление и/или частота применения, например, косметических продуктов, содержащих (разбавленный) раствор или порошок настоящего изобретения, будет зависеть от применения. Общее потребление человеком в сутки может составлять приблизительно от 0,5 до 10 мг Si для организма массой (животные или люди) 50 кг и от 0,5 до 1 мг В для организма массой 50 кг; в косметических продуктах концентрация предпочтительно может составлять приблизительно от 0,5 мг/мл до 0,001 мг/мл Si и от 0,2 мг/мл до 0,001 мг/мл В.

В зависимости от применения (концентрированный) раствор настоящего изобретения, исходный раствор, может включать дополнительные добавки. Дополнительные добавки могут представлять собой вкусовые добавки, подсластители, окрашивающие добавки, консерванты, стабилизаторы и т.д. Данные добавки можно добавлять, например, после разбавления концентрированного раствора или порошка и перед применением. Но данные добавки можно также добавлять к концентрированному исходному раствору. Предпочтительно данные добавки в основном не снижают растворимость микроколлоидной кремниевой и борной кислоты в растворе и не ускоряют образование (макро)коллоида или гелеобразование.

Следовательно, подводя итог вышесказанному, в данном изобретении предлагается композиция, содержащая подкисленный водный раствор (1) микроколлоидной кремниевой кислоты, (2) борной кислоты и (3) добавки, абсорбирующей воду, имеющая величину рН, равную или меньшую, чем 1, в которой микроколлоидная кремниевая кислота имеет размеры частиц в интервале 1-8 нм, даже предпочтительнее, в которой микроколлоидная кремниевая кислота имеет размеры частиц в интервале 1,5-6 нм.

Добавка, абсорбирующая воду, предпочтительно представляет собой увлажнитель, выбранный из группы, состоящей из полисорбата, растительной камеди, замещенной целлюлозы, сложного полиэфира глицерина и жирной кислоты, полиэтиленгликоля, полидекстрозы, пропиленгликоля, альгината пропиленгликоля, сложного оксиэтиленгликолевого полиэфира, пектина или амидированного пектина, сложного эфира сахарозы и жирной кислоты, ацетилированного или гидроксипропилкрахмала, фосфата крахмала, мочевины, сорбита, малитола, витаминов и смеси двух или нескольких таких увлажнителей.

Концентрация добавки, абсорбирующей воду, составляет по меньшей мере 30% композиции, особенно концентрация добавки, абсорбирующей воду, находится в интервале 30-60% композиции.

Предпочтительно молярное отношение Si/B находится в интервале 1,5-300 (т.е. число присутствующих молей Si по меньшей мере в 1,5 раза больше, чем число молей В).

Композиция может предпочтительно, кроме того, содержать дополнительные добавки, например, выбранные из группы, состоящей из вкусовой добавки, подсластителя, окрашивающей добавки, консерванта и стабилизатора, и комбинации двух или более таких дополнительных добавок, и в альтернативном случае или в качестве добавки дополнительные питательные вещества, выбранные из группы, состоящей из цинка, меди, молибдена, селена, гуминовой кислоты, фульвовой кислоты, аминокислоты и смеси двух или более таких дополнительных питательных веществ.

Заявленная композиция главным образом может иметь значение рН, предпочтительно равное или меньше чем 0,5. Композиция может дополнительно содержать одну или несколько кислот из HCl и H₃PO₄.

Срок хранения составляет, по-видимому, по меньшей мере один год при комнатной температуре.

В данном изобретении, кроме того, предлагается разбавление композиции, заявленной, как описано в настоящей работе, которая имеет (после разбавления) рН в интервале 4-6.

В данном изобретении, кроме того, предлагается способ получения композиции, определенной в настоящей работе, который включает

- получение согласно первой процедуре первой смеси, состоящей из добавки, абсорбирующей воду, и подкисленной водной жидкости,

- получение согласно второй процедуре второй смеси, состоящей из источника кремния и водной жидкости,

- получение смеси путем смешивания при температуре в интервале от >10°С до <35°С, предпочтительно при температуре в интервале 18-22°С, первой смеси и второй смеси, предпочтительно в роторно-струйном смесителе, для получения исходного раствора, где первая смесь добавки, абсорбирующей воду, и подкисленной водной жидкости хранится по меньшей мере в течение 6 часов, предпочтительных 12 часов, а именно по меньшей мере 18 часов перед (указанным) смешиванием (по указанной процедуре смешивания) со второй смесью источника кремния и водной жидкости, где первая смесь хранится предпочтительно без значительного перемешивания, и где данный способ, кроме того, включает добавление источника бора к одной второй смеси или к нескольким вторым смесям и исходному раствору. Использованная водная жидкость особенно может представлять собой воду, но необязательно может представлять собой также смесь воды и одной или нескольких других смешивающихся с водой жидкостей. Соотношение количества таких жидкостей по сравнению с водой предпочтительно равно по меньшей мере 5:1, даже предпочтительнее по меньшей мере 1:10, даже еще предпочтительнее по меньшей мере 1:20 (т.е., например, 1 литр другой жидкости и 20 литров воды).

Главным образом, источник кремния представляет собой силикат, особенно силикат щелочного металла, еще предпочтительнее силикат калия, где источник бора представляет собой борную кислоту.

Предпочтительно, первую смесь хранят в течение по меньшей мере 12 часов перед смешиванием со второй смесью. Хранение происходит предпочтительно при >10°С и <30°С. Предпочтительно источник бора добавляют после смешивания первой смеси и второй смеси.

Как указано выше, хранение (перед процедурой смешивания) происходит предпочтительно без введения турбулентности путем, например, перемешивания. Главным образом, процедуру смешивания, которую выполняют после хранения первой смеси в течение по меньшей мере 6 часов, проводят в роторно-струйном смесителе или роторно-струйным смесителем, таким как указано в настоящем описании.

В данном изобретении, кроме того, предлагается способ приготовления разбавления, как определено в настоящем описании, включающий осуществление способа получения композиции, определенной в настоящем описании, сохранение композиции, полученной таким образом (т.е. после смешивания подкисленной водной жидкости, добавки, абсорбирующей воду, источника кремния и источника бора) в течение по меньшей мере 6 часов при температуре в интервале от >10°С до <35°С, особенно при температуре в интервале 18-22°С, предпочтительно без значительного перемешивания, и затем разбавление композиции водной жидкостью для достижения рН в интервале 4-6.

Особенно водную жидкость, источник кремния, добавку, абсорбирующую воду, и сильную кислоту можно смешивать в роторно-струйном смесителе. Согласно процедуре жидкость в роторно-струйном смесителе можно подвергать циркуляции от бака через насос к вращающейся струе, которая расположена под поверхностью жидкости. Поток жидкости использован для того, чтобы тянуть зубчатую систему, которая заставляет форсунки вращающейся струи вращаться вокруг одной или нескольких, и предпочтительно обеих, горизонтальной и вертикальной осей. Пример вращающейся струи описан в WO 0224317, включенной в данное описание посредством ссылки. После данного смешивания добавляют бор в виде борной кислоты.

В данном изобретении, кроме того, предлагается способ приготовления разбавления, как определено в настоящем описании, и этот способ может включать осуществление способа получения композиции, определенной в настоящем описании, сохранение композиции, полученной таким образом, в течение по меньшей мере 12 часов при температуре в интервале от >10°С до <30°С, особенно при температуре в интервале 18-22°С, без значительного перемешивания и затем разбавление композиции водной жидкостью для достижения рН в интервале 4-6, потому что поступление в растения является оптимальным при данном интервале рН. Данное разбавление является устойчивым в течение по меньшей мере 12 часов при температуре в интервале от >10°С до <35°С.

В данном изобретении еще предлагается продукт из частиц (порошок). Его можно получать осуществлением способа получения, определенного в настоящем описании, и удалением, предпочтительно распылительной сушкой, водной жидкости и изготовлением продукта из частиц.

Следовательно, в данном изобретении также предлагается продукт из частиц (доступный по способу, определенному в настоящем описании), в котором частицы (продукта из частиц) содержат (1) кремниевую кислоту, (2) борную кислоту и (3) добавку, абсорбирующую воду, и где по меньшей мере 90% частиц в продукте из частиц имеют размер частиц в интервале 0,1-10 мкм, особенно 0,3-5 мкм. Продукт из частиц может содержать другие продукты, такие как питательные микроэлементы (см. также выше).

Продукт из частиц может иметь срок хранения по меньшей мере два года при комнатной температуре.

В данном изобретении, кроме того, предлагается разбавление, как определено в настоящем описании, которое может быть доступным за счет растворения продукта из частиц, определенного в настоящем описании, в водной жидкости и необязательного установления рН в интервале 4-6.

Разбавление, как определено в настоящем описании, можно использовать по отношению ко всем видам индивидуальных, если желательно, возможных комбинированных применений:

- для развития биологических характеристик семян;

- для усиления биологических характеристик семян;

- для усиления травянистого растения, дерева или сельскохозяйственной культуры или их семян;

- для повышения устойчивости травянистого растения, дерева или сельскохозяйственной культуры или их семян против одной или нескольких групп микробной инфекции, против насекомого, вредителя, гриба или экстремального физического состояния;

- с фактором разбавления менее 80, особенно менее 50, для применения в качестве безопасного ретарданта роста с целью замедления роста травянистых и цветущих растений, особенно в конце фаз роста и цветения;

- для усиления рыбы и повышения ее устойчивости относительно микробной инфекции.

В данном изобретении, кроме того, предлагается разбавление, как определено в настоящем описании, для усиления одной или нескольких групп соединительной ткани, костей, кожи, ногтей, артерий, хряща и суставов.

В данном изобретении, кроме того, предлагается разбавление, как определено в настоящем описании, для применения в лечении заболеваний, связанных с одной или несколькими группами кости, кожи, артерий, соединительной ткани, хряща, суставов, с остеопорозом, ревматическими заболеваниями, артритом, артериосклерозом, заболеваниями волос, ногтей и кожи, сердечно-сосудистыми заболеваниями, аллергическими заболеваниями, дегенеративными заболеваниями и иммунными заболеваниями.

Композицию, определенную в настоящем описании, или разбавление, как определено в настоящем описании, можно применять

- в терапевтической форме;

- в качестве пищевой добавки или кормовой добавки;

- в косметическом средстве, терапевтическом креме, мази, шампуни или геле для людей или животного;

- в комбинации с другим веществом, в креме, мази или геле ('покрытия') для травянистого растения, дерева или сельскохозяйственной культуры.

Примеры

Опыт 1: Приготовление исходных растворов; оценка устойчивости во времени

Концентрированные жидкие силикаты натрия и калия использовали в качестве начальных продуктов (13% масс./об. Si в виде силиката). Концентрированные растворы разбавляли сначала в пять-десять раз в различных концентрированных увлажнителях, подкисленных до рН 0,5. Данные исходные растворы содержали вплоть до 1% кремния и вплоть до 0,2% бора. Только добавление высококонцентрированных увлажнителей, таких как нетоксичные пищевые добавки, подобные полисорбатам, полиэтиленгликолям, пропиленгликолю, мочевине, полидекстрозе, сорбиту и т.д., приводило к устойчивым растворам обеих кислот.

Все данные увлажнители являются высокосмешиваемыми с водой и также смешиваемыми с различными видами силикатов или силанолов. Только сильные увлажнители (например, те, которые абсорбируют воду примерно в 0,5 раз больше или сильнее, чем глицерин) были способны тормозить образование коллоида за пределами микроколлоидной стадии кремниевой кислоты спустя длительное время.

Устойчивость во времени для разных сильных увлажнителей и их комбинаций наблюдали в течение 32 недель при 50°С.

В результате установлено, что концентрация увлажнителя должна составлять по меньшей мере 30%, предпочтительно 40%, в конечном подкисленном исходном растворе для того, чтобы ингибировать образование коллоида за пределами микроколлоидной стадии.

Примеры таких сильно абсорбирующих добавок представляют собой пропиленгликоль, PEG 200, 400, 600 и 800, мочевину, декстрозу, полисорбат, сорбит, галактозу, целлюлозу, декстран, растительную камедь и их комбинации. Концентрации, более низкие, чем 30% масс./об., приводили к затянувшемуся образованию коллоида и геля спустя 3 месяца или даже раньше в некоторых случаях.

Биологическая оценка типовых увлажнителей

Опыт 2: Приготовление исходных растворов: изучение высокой стабилизации активных частиц (микроколлоидных) и биологической активности

Для того чтобы экономически использовать синергический эффект, отбирали два растения в качестве противогрибковой модели: Lollo Bionda (салат) и White Lisbon (лук). На обеих культурах применяли сильные противогрибковые соединения для ингибирования грибковой инфекции (Botrytis), приводящей к гнили листа. Растения выращивали во внешней среде в течение марта-августа полностью без Botrytis после обработки противогрибковыми лекарственными средствами. Ни одна из обработок не приводит к тяжелой инфекции.

Затем противогрибковую обработку (опрыскивание один раз в неделю) заменяли несколькими разбавленными исходными растворами.

PEG 400 и пропиленгликоль (Merck) в конечной концентрации 40% об./об. использовали в качестве типового увлажнителя и готовили различные концентрации кремниевой кислоты-борной кислоты, 6 мг/мл Si; отношение Si/B, изменяющееся от 1/1 до 1/300, для того чтобы применять на двух типах растений. Исходный раствор разбавляли в 500 раз перед применением. Самые хорошие результаты по защитной противогрибковой активности и повышенному росту растений были при отношении кремний/бор >1,5. Данное отношение могло быть даже растянуто вплоть до 1:300 без большой потери биологической активности.

Опыт 3: Приготовление исходного раствора (предназначенного для разбавления перед применением)

5 литров PEG 400 или пропиленгликоля (Merck) доводят до температуры >18°С и добавляют 300 мл концентрированной HCl (сначала разбавленной 300 мл дистиллированной воды). Данный раствор доводят до температуры >15°С и <30°С и держат при данной температуре в течение по меньшей мере 12 ч. Затем добавляют 500 мл концентрированного раствора силиката калия, разбавленного в 4,5 литрах дистиллированной воды, с использованием специальной методологии смешивания (с роторно-струйным смесителем). Затем добавляют 2 грамма борной кислоты (кристаллической). Полученный раствор содержит 0,8% Si и 0,2% В и конечный рН равен ±0,4.

Контроль качества микроколлоидных растворов кремниевой и борной кислоты посредством ЯМР

Раствор, инкубированный при комнатной температуре, должен быть устойчивым еще 1 год после приготовления. Для выполнения данного условия раствор должен быть полностью чистым (прозрачным), не показывать опалесценцию или не иметь окрашивание, не проявлять эффекта в метре тумана (отражение света) и должен быть фильтруемым без снижения текучести на 0,1-микронном фильтре после трех месяцев при 50°С. Пятикратное разбавление исходного раствора в фосфатном буфере с рН 6,5 дает полное гелеобразование спустя 10 минут, показывающее, что слишком высокий рН незамедлительно приводит к гелеобразованию. Данный раствор только частично удерживается в молекулярном фильтре с ячейками 5000 после разбавления 1/10 в составах с PEG 400 или пропиленгликолем.

Опыт 4: Приготовление стабилизированного порошка; оценка устойчивости во времени

1 литр исходного раствора (см. пример 3) с кремниевой и борной кислотой разбрызгивают в аппарате для сушки распылением. Размер частиц в порошке находится в интервале от 0,3 до 5 микрометров. Газ-осушитель аппарата для сушки распылением поступает в безвихревом потоке через двухжидкостную форсунку 0,7/1,4 мм от верхней части в осушительную камеру. Осушительную камеру нагревают на впуске при температуре 220°С и на выпуске при температуре 95°С. Пьезоголовка для разбрызгивания генерирует ультрадисперсные капельки, которые эффективно сушатся в твердые частицы. Поток газа-осушителя представляет 70 мм и 100% аспирацию с перистальтическим насосом в 20%. Высушенные частицы электростатически заряжаются и собираются на электроде-коллекторе.

Размер частиц определяют посредством SEM TM-100, который составляет от 0,3 до 5 микрометров.

Устойчивость во времени равна по меньшей мере двум годам.

Опыт 5: Оценка пациентов в Амстердаме (Нидерланды)

Проводили оценку на 100 добровольцах. Они получали (в маленьком 25 мл пластмассовом сосуде) сделанный с PEG 400 (см. выше) исходный раствор с микроколлоидной кремниевой кислотой (кремний = 4 мг/0,5 см³ в сутки) и борной кислотой (бор = 0,8 мг/0,5 см³ в сутки).

Каждый пациент принимал каждые сутки в течение 3 месяцев 10 капель (= 0,5 см³), растворенных в 150 мл воды для оценки биологических эффектов.

Оценку биологической активности проводили на сутки 31 и 95 после начальной обработки.

Заключение спустя 3 месяца:

- (значительное) улучшение состояния кожи и уменьшение морщин

- уменьшение ломкости волос/более сильные волосы

- значительное снижение выпадения волос и увеличение роста волос

- уменьшение ломкости ногтей/более сильные ногти

- уменьшение арталгии (суставной боли) и спинной боли

- повышение общего здоровья/повышение иммунитета/жизнеспособность

- уменьшение кожных нарушений и экземы

- уменьшение артрита (ревматоидного артрита и псориатического артрита)

- улучшение заживления ран (ulcus cruris)

- снижение уровня инфекции URI (острого респираторного заболевания)

- уменьшение аллергии, подобной сенной лихорадке и пищевой аллергии

- гипотензивные эффекты

- улучшение констипации

- улучшение инсомнии

- улучшенная сексуальная потенция

- улучшенное заживление переломов

Только 4 из 100 пациентов совсем не сообщили об эффектах.

Данные результаты показывают, что короткое пероральное лечение данным препаратом стимулировало прямые биологические эффекты у пациентов и также то, что данный состав кремний/бор является высокобиоактивным для людей.

Опыт 6: Воздействие микроколлоидного кремния/низкой дозы бора повышает силу копыт у лошадей

В течение 6 месяцев исходный раствор (с кремнием (4 мг/0,5 см³) и бором (0,8 мг/0,5 см³ на 60 кг массы)) давали посуточно 12 лошадям, при этом исходный раствор наносили опрыскиванием на корм или добавляли в питьевую воду. Спустя 6 месяцев наблюдали значительное усиление копыт у лошадей.

Опыт 7: Применение микроколлоидного кремния/низкой дозы бора на яблонях (Elstar, Cox и Jonagold)

Раствор, содержащий примерно 0,4% масс. Si, примерно 0,1% масс. В и примерно 45% масс. PEG 400, имеющий рН примерно 0,5, разбавляли перед использованием примерно в 800 раз и применяли к Elstar, Cox и Jonagold (яблони). Фруктовое дерево обрабатывали каждые 2 недели до уборки урожая (каждый раз по 350 мл раствора на га). Оказывается, что после уборки урожая размер плода, масса, твердость, цвет, величина TSS (общее количество растворимых твердых веществ) и количество крахмала во всех случаях было выше, чем у необработанного фруктового дерева. Также удваивался срок хранения из-за затвердевания кожицы на 0,5-1 остром конце.

Опыт 8: Повышение урожая риса и выхода соломы (в Индии)

В течение 2 лет и нескольких сезонов и на различных участках с различными почвенными типами Foliar Si применяли через 20 суток после высадки рассады риса с интервалами в 15 суток в течение четырех и пяти раз. Урожаи зерна значительно увеличивались в процессе контроля с лиственным опрыскиванием разбавлениями в 500 и 250 раз (= 2 и 4 мл исходного раствора на литр воды) плюс 50% рекомендуемых доз инсектицида и фунгицида в течение двух лет. Самые высокие урожаи зерна в 6679 и 5172 кг/га были на делянках, получивших 4 мл L-1 Si плюс половину рекомендуемой дозы инсектицидов и фунгицидов, соответственно в течение 2007 и 2008. Не наблюдали повышение урожая при применении только 8 мл L-1 Si плюс половины рекомендуемых доз инсектицидов и фунгицидов на обоих участках. Значительное повышение выхода соломы наблюдали при применении только одной из 2 и 4 мл L-1 Si вместе с половиной рекомендуемого инсектицида и фунгицида. Повышение выхода соломы наблюдали только в течение 2007 в холмистой зоне и в 2008 в береговой зоне.

Опыт 9: Улучшение урожая папайи (в Колумбии)

Все применения с Si показали лучший рост деревьев по сравнению с применением плацебо, а также увеличение высоты (+4,7%, +7,8%, +6,3%), диаметра (+1,4%, +8,2%, +7,3%) и урожая плодов (+8,7%, +11,9%, +13,2%). Данные первоначальные опыты также показали, что 20-40% снижение применения пестицидов реально.

Опыт 10: Повышение степени прорастания семян пшеницы

Различные уровни кремниевой кислоты тестировали на семенах и в опытах в горшках для оценки их эффектов на улучшение семени и на рост и урожай пшеницы.

Полученные данные этого изучения показали, что, когда кремниевую кислоту применяли на уровне 0,25-0,50%, степень прорастания увеличивалась.

Затем концентрации кремниевой кислоты положительно влияли на культуру, так как все разновидности пшеницы давали самый высокий рост растения и урожай при применении 0,25% и 0,50% кремниевой кислоты.

Опыт 11: Улучшение урожая картофеля (Нидерланды)

Картофель (Bintje) обрабатывали 5 раз лиственными опрыскиваниями микроколлоидным кремнием/низкой дозой бора в течение цикла культуры.

Картофель, обработанный с применениями Si, показал повышение урожая. Продукция в группе с Si составляла 53,274 кг/га, тогда как контроль давал 50,121 кг/га, что составляет повышение на 6,3%.

Опыт 12: Улучшение урожая лука (Нидерланды)

Лук (Hyskin) обрабатывали 6 раз лиственными опрыскиваниями микроколлоидным кремнием/низкой дозой бора в течение цикла культуры.

Лук, обработанный с применениями Si, показал повышение урожая. Продукция в группе с Si составляла 49,194 кг/га, тогда как контроль давал 44,411 кг/га, что составляет повышение на 10,77%.

Опыт 13: Рост-ретардантные эффекты на рисе от применения микроколлоидного кремния/низкой дозы бора

Рис обрабатывали по листве высокой дозой микроколлоидного кремния/бора. Фактор разбавления исходного раствора, см. опыты 1 или 3, составлял 50. Продукция растений, обработанных Si, была замедлена по сравнению с контролем.

Опыт 14: Дополнительный пример приготовления исходного раствора

Для 32% HCl в опресненной воде должен получиться фактор разбавления Factor DF, равный 3. Далее, к разбавленному HCl раствору добавляют PEG 400 или пропиленгликоль (Merck). Данный раствор является устойчивым в течение одних суток.

В опресненной воде растворяют силикат калия.

С помощью роторно-струйного смесителя раствор силиката калия добавляют к PEG, и почти моментально гомогенизированный с помощью PEG раствор предотвращает полимеризацию, происходящую за пределами микроколлоидной стадии. Полученный предварительный исходный раствор содержит 0,8% масс./об. Si; рН составляет <0,5.

Борную кислоту (которая сама по себе проявляет стабилизирующий эффект) растворяют в указанном предварительном исходном растворе, что приводит к конечному исходному раствору. Исходный раствор является устойчивым в течение одних суток.

Конечный исходный раствор содержит 0,8% Si, 0,2% B и конечный рН равен ±0,4.

Сравнительный опыт: условия смешивания

Вместо добавления смеси воды и силиката калия силикат калия непосредственно добавляли в смесь воды и добавки, абсорбирующей воду. Оказалось, что происходила нежелательная полимеризация и получали гель.

Вместо смешивания первой смеси подкисленной воды и добавки, абсорбирующей воду (здесь PEG), которая сохранялась в течение по меньшей мере 6 часов со второй смесью, силикат калия, кремниевую кислоту, HCl, воду и борную кислоту смешивали одновременно на одной стадии. Снова оказалось, что происходила нежелательная полимеризация, и получали гель.

Как таковое данное изобретение обеспечивает композицию, содержащую биодоступный и биоактивный кремний.

Данное выше описание является только пояснительным и неограничительным. Данная заявка будет охватывать объем содержания предмета изобретения, который будет хорошо понятен специалистам в данной области.

Изобретение относится к сельскому хозяйству. Микроколлоидная композиция кремниевой кислоты/борной кислоты содержит подкисленный водный раствор (1) микроколлоидной кремниевой кислоты, (2) борной кислоты и (3) добавки, абсорбирующей воду. Композиция имеет величину pH, равную или меньшую чем 1. Концентрация добавки , абсорбирующей воду, в композиции составляет по меньшей мере 30% композиции. Микроколлоидная кремниевая кислота в композиции имеет размеры частиц в интервале 1-8 нм. Продукт из частиц, в котором частицы содержат (1) кремниевую кислоту, (2) борную кислоту и (3) добавку, абсорбирующую воду, и в котором по меньшей мере 90% частиц имеют размеры в интервале 0,3-5 мкм. Композицию получают путем (a) получения первой смеси, состоящей из добавки, абсорбирующей воду, и подкисленной водной жидкости, (b) получения второй смеси, состоящей из источника кремния и водной жидкости, (c) получения смеси путем смешивания при температуре в интервале от более чем 10°C до менее чем 35°C первой смеси и второй смеси. В поученную смесь добавляют источник бора. Изобретение позволяет получать стабильные композиции. 9 н. и 16 з.п. ф-лы, 14 пр.

1. Микроколлоидная композиция кремниевой кислоты/борной кислоты, содержащая подкисленный водный раствор (1) микроколлоидной кремниевой кислоты, (2) борной кислоты и (3) добавки, абсорбирующей воду, имеющая величину pH, равную или меньшую чем 1, в которой концентрация добавки, абсорбирующей воду, составляет по меньшей мере 30% композиции и микроколлоидная кремниевая кислота имеет размеры частиц в интервале 1-8 нм.

2. Композиция по п. 1, в которой микроколлоидная кремниевая кислота имеет размеры частиц в интервале 1,5-6 нм.

3. Композиция по любому из предшествующих пунктов, в которой добавка, абсорбирующая воду, представляет собой увлажнитель, выбранный из группы, состоящей из полисорбата, растительной камеди, замещенной целлюлозы, сложного полиэфира глицерина и жирной кислоты, полиэтиленгликоля, полидекстрозы, пропиленгликоля, альгината пропиленгликоля, сложного оксиэтиленгликолевого полиэфира, пектина или амидированного пектина, сложного эфира сахарозы и жирной кислоты, ацетилированного или гидроксипропилкрахмала, фосфата крахмала, мочевины, сорбита, малитола, витаминов и смеси двух или более таких увлажнителей.

4. Композиция по п. 1, в которой концентрация добавки, абсорбирующей воду, находится в интервале 30-60% композиции.

5. Композиция по п. 1, в которой молярное отношение Si/B находится в интервале 1,5-300.

6. Композиция по п. 1, кроме того, содержащая дополнительную добавку, выбранную из группы, состоящей из вкусовой добавки, подсластителя, окрашивающей добавки, консерванта и стабилизатора и комбинации двух или более таких дополнительных добавок.

7. Композиция по п. 1, кроме того, содержащая дополнительное питательное вещество, выбранное из группы, состоящей из цинка, меди, молибдена, селена, гуминовой кислоты, фульвовой кислоты, аминокислоты и смеси двух или более таких дополнительных питательных веществ.

8. Композиция по п. 1, имеющая величину pH, равную или меньше чем 0,5.

9. Композиция по п. 1, кроме того, содержащая одну или несколько кислот из HCl и Н₃РО₄.

10. Способ получения композиции, определенной по любому из пп. 1-10, включающий
(a) получение согласно первой процедуре первой смеси, состоящей из добавки, абсорбирующей воду, и подкисленной водной жидкости,
(b) получение согласно второй процедуре второй смеси, состоящей из источника кремния и водной жидкости,
(c) получение смеси путем смешивания при температуре в интервале от более чем 10°C до менее чем 35°C первой смеси и второй смеси для получения исходного раствора, где первая смесь добавки, абсорбирующей воду, и подкисленной водной жидкости хранится по меньшей мере в течение 6 часов перед смешиванием со второй смесью источника кремния и водной жидкости и где данный способ, кроме того, включает добавление источника бора к одной или нескольким из второй смеси и исходного раствора.

11. Способ по п. 10, в котором источник кремния представляет собой силикат.

12. Способ по п. 11, в котором силикат представляет собой силикат щелочного металла.

13. Способ по п. 12, в котором силикат щелочного металла представляет собой силикат калия.

14. Способ по любому из пп. 10-13, в котором источник бора представляет собой борную кислоту.

15. Способ по п. 10, в котором первую смесь хранят в течение по меньшей мере 12 часов перед смешиванием со второй смесью и в котором источник бора добавляют после смешивания первой смеси и второй смеси.

16. Способ по п. 10, в котором процедуру смешивания выполняют в роторно-струйном смесителе.

17. Способ по п. 10, дополнительно включающий удаление водной жидкости и получение продукта из частиц

18. Раствор композиции по любому из пп. 1-9, имеющий pH 4-6.

19. Способ получения раствора по п. 18, причем способ включает
(a) получение согласно первой процедуре первой смеси, состоящей из добавки, абсорбирующей воду, и подкисленной водной жидкости,
(b) получение согласно второй процедуре второй смеси, состоящей из источника кремния и водной жидкости,
(c) получение смеси путем смешивания при температуре в интервале от более чем 10°C до менее чем 35°C первой смеси и второй смеси для получения исходного раствора, где первая смесь добавки, абсорбирующей воду, и подкисленной водной жидкости хранится по меньшей мере в течение 6 часов перед смешиванием со второй смесью источника кремния и водной жидкости и где данный способ еще включает добавление источника бора к одной второй смеси или к нескольким вторым смесям и исходному раствору,
(d) сохранение композиции, полученной таким образом, в течение по меньшей мере 6 часов при температуре в интервале более чем 10°C и менее чем 35°C, и
(e) затем разбавление композиции водной жидкостью для достижения pH в интервале 4-6.

20. Способ по п. 19, кроме того, включающий удаление водной жидкости и изготовление продукта из частиц.

21. Продукт из частиц, в котором частицы содержат (1) кремниевую кислоту, (2) борную кислоту и (3) добавку, абсорбирующую воду, и в котором по меньшей мере 90% частиц в продукте из частиц имеют размеры частиц в интервале 0,3-5 мкм.

22. Раствор композиции по пп. 1-9, имеющий pH 4-6, полученный путем растворения продукта из частиц по п. 21.

23. Способ получения раствора по п. 18, где способ включает:
(a) растворение продукта из частиц по п. 21 в водной жидкости и
(b) установление pH в интервале 4-6.

24. Применение раствора по любому из пп. 18 и 22 для усиления травянистого растения, дерева, или сельскохозяйственной культуры, или их семян.

25. Применение раствора по любому из пп. 18 и 22 для повышения устойчивости травянистого растения, дерева, или сельскохозяйственной культуры, или их семян против одной или нескольких групп микробной инфекции, против насекомого, вредителя, гриба или экстремального физического условия.