Изобретение относится к области получения наноразмерных частиц кальция, распределенных в водной среде и стабилизированных соединениями (стабилизаторами).
Наноразмерные частицы кальция представляют собой агломераты атомарного кальция размерами 1-100 нм, поверхность которых окружена слоем молекул стабилизаторов, что позволяет достигать времен «жизни» системы вода/стабилизаторы/ наноразмерные частицы кальция не менее 12 месяцев.
Наноразмерные кальцийсодержащие частицы в разных модификациях широко используются в медицинских исследованиях и разработке новых методов лечения/ диагностики. Так, существуют многочисленные публикации по биомедицинским разработкам разных вариантов наноразмерных частиц фосфата кальция. Его используют для создания костнозамещающих материалов, антибактериальных субстратов, осуществления вспомогательных микробиологических и вирусологических методик, лечения опухолей и др. Реже выполняются работы по исследованию применимости для сходных целей феррита кальция (CaFe2O4), кальция сульфат-гемигидрата, карбоната кальция (СаСО3). Большое значение имеют наночастицы из перечисленных солей кальция в стоматологии, для создания новых замещающих дентин и зубные коронки материалов.
Недостатками перечисленных способов получения кальцийсодержащих частиц является то, что в них кальций представлен в составе солей и производный соединений, а не в чистом виде.
Наиболее перспективными областями биомедицинского применения наноразмерных мицеллярных дисперсных систем кальция являются производство твердых костнозамещающих материалов в ортопедии, а так же эмаль- и дентин- замещающих материалов в стоматологии. Так же благодаря стабилизированным водным мицеллярным растворам частиц кальция возможно удешевить получение производных наночастиц кальциевых солей, которые в гораздо большей степени изучены для биомедицинского применения.
Ближайшим аналогом получения кальций-содержащих частиц являются методики, описанные Nakamura М et al. (2016) и представляющие собой физико-химическую копреципитацию с помощью пульсирующего лазерного излучения (библиографическая ссылка: Nakamura М, Oyane A et al. Physicochemical fabrication of antibac-terial calcium phosphate submicrospheres with dispersed silvernanoparticles via coprecipitation and photoreduction under laser irradiation. Acta Biomater. 2016 Dec;46:299-307).
Недостатком методик Nakamura M et al. (2016) является трудоемкость, затратность в плане сырья и расходных материалов, необходимость дорогостоящего оборудования (источник пульсирующего лазерного излучения).
Известен метод получения наночастиц кальция карбоната со вставками метотрексата через поверхностную газовую диффузию по Dai CF et al. (2016) (библиографическая ссылка: Dai CF, Wang WY et al. Methotrexate intercalated calcium carbonate nanostructures: Synthesis, phase transformation and bioassay study. Mater Sci Eng С Mater Biol Appl. 2016 Dec 1;69: 577-83.).
Недостатком методик Dai CF et al. (2016) является трудоемкость, затратность в плане сырья и расходных материалов, необходимость дорогостоящего оборудования поверхностной газовой диффузии.
Получение наноразмерных частиц кальция в жидких средах состоит из 2-х основных операций:
1. Приготовление жидкой среды путем растворения стабилизаторов в органическом или неорганическом растворителе.
2. Выделение в полученную среду кальция в атомарной и/или ионной форме путем химических или электрохимических реакций с образованием наноразмерных частиц кальция.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является упрощение и удешевление получения наноразмерных частиц кальция в водной среде с одновременным обеспечением нечувствительности к свету, кинетической устойчивости, термодинамической устойчивости, наличия у каждой частицы заряда, препятствующего слипанию частиц малой константой нестойкости, мицеллярной формы - при уменьшении размеров, количество частиц увеличивается на порядки. При этом поверхность частиц возрастает. Чем больше число частиц и их суммарная поверхность, тем эффективнее действие, отсутствие острой токсичности, прозрачности, отсутствия вкуса и запаха.
Поставленный технический результат достигается тем, что происходит получение наноразмерных частиц кальция в водном растворе, включающее помещение в рабочую жидкую среду, находящуюся в емкости, двух электродов с нейтральным водородным числом, состав рабочей среды - раствор Са(ОН)2; при этом один из электродов выполнен из золота или платины, а между электродами пропускается стабилизированный электрический ток; в качестве второго электрода используют золотую или платиновую пластину, электроды между собой разделяют микропористой мембраной, при этом процесс электролитического разложения проводят в присутствии катализатора, роль которого выполняет лимонная кислота (C6H8O7).
Для рабочей жидкой среды - водный раствор Са(ОН)2 - и для добавляемого катализатора, в качестве которого выступает лимонная кислота (C6H8O7), должны быть обеспечены определенные рабочие концентрации раствора. Концентрация рабочей жидкой среды, раствора Са(ОН)2, может задаваться в диапазоне 20 - 40%, а концентрация катализатора лимонной кислоты (C6H8O7) может задаваться в диапазоне 0,25 - 5%, при этом в обозначенных процентах для рабочего раствора и для катализатора задается массовая доля растворяемого вещества.
Второй вариант: для рабочей жидкой среды - водный раствор Са(ОН)2 - и для добавляемого катализатора, в качестве которого выступает лимонная кислота (C6H8O7), должны быть обеспечены определенные рабочие концентрации раствора. Концентрация рабочей жидкой среды, раствора Са(ОН)2, может задаваться в диапазоне 20 - 40%, а концентрация катализатора лимонной кислоты (C6H8O7) может задаваться в диапазоне 0,25 - 5%, при этом в обозначенных процентах для рабочего раствора и для катализатора задается молярная доля растворяемого вещества.
Третий вариант: для рабочей жидкой среды - водный раствор Са(ОН)2 - и для добавляемого катализатора, в качестве которого выступает лимонная кислота (C6H8O7), должны быть обеспечены определенные рабочие концентрации раствора. Концентрация рабочей жидкой среды, раствора Са(ОН)2, может задаваться в диапазоне 20 - 40%, а концентрация катализатора лимонной кислоты (C6H8O7) может задаваться в диапазоне 0,25 - 5%, при этом в обозначенных процентах для рабочего раствора и для катализатора задается объемная доля растворяемого вещества.
Предлагаемый способ реализуется устройством, показанным на чертеже. Устройство, реализующее предлагаемый способ получения наноразмерных частиц кальция в водном растворе, состоит рабочей емкости 1, разделенной на 2 камеры: камеру 2 и камеру 3, разделенных между собой микропористой мембраной 4, соотношение камеры 2 к камере 3 составляет 10:1 по объему. Устройство снабжено общей крышкой 5, на которой расположены (жестко фиксированы либо раздвигаются по специальному пазу с метками-фиксаторами - фиксаторы и метки на чертеже не показаны) два электрода 6 и 7, выполненные из золота или платины. Масса электродов по отношению к объему рабочей емкости 1 составляет 1:50 (на 1000 мл общего объема, общий вес электродов 20 г), соотношение электродов между собой 1:4, электрод с большим весом 7 монтируется на крышке над камерой 2, электрод с меньшим весом 6 над камерой 3. К электроду 7 присоединяется диод 8, например, Д 240, на оба электрода подается напряжение 220 В. Для выпрямления переменного тока вместо диода 8, может быть использован диодный мостик - диодный мостик на чертеже не показан. Позицией 9 обозначен рабочий раствор.
В камеру 2 добавляется катализатор - лимонная кислота C6H8O7 из расчета концентрации 0,25 - 5% и Са(ОН)2 из расчета концентрации 20 - 40% (концентрация может быть применена из диапазона данных значений, которые приводятся либо в массовых, либо в молярных, либо в объемных долях). В камеру 3 - простая дистиллированная вода. Расстояние между пластинами устанавливается посредством их раздвижения по пазу скольжения и фиксации на метках-фиксаторах (паз и метки-фиксаторы на чертеже не показаны) в процессе работы по показаниям силы тока: при температуре рабочего раствора в камере 2 30°С сила тока должна составлять 2 А, при повышении силы тока расстояние между электродами увеличивается пользователем.
Простота получения наноразмерных частиц кальция в водной среде с одновременным обеспечением нечувствительности к свету, кинетической устойчивости, термодинамической устойчивости, наличия у каждой частицы заряда, препятствующего слипанию частиц малой константой нестойкости, мицеллярной формы - при уменьшении размеров, количество частиц увеличивается на порядки, При этом поверхность частиц возрастает, чем больше число частиц и их суммарная поверхность, тем эффективнее действие. Дешевизна, безопасность, органолептические преимущества получаемой жидкой дисперсной системы (прозрачность, отсутствие вкуса и запаха), высокая мембранная проницаемость являются достоинством и преимуществом предлагаемого технического решения по сравнению с прототипом.
название | год | авторы | номер документа |
---|---|---|---|
Способ получения наноразмерных частиц золота в водной среде | 2017 |
|
RU2654861C1 |
Способ получения средства для местного лечения кожных поражений на основе наноразмерных частиц золота, мазевой основы и твердых присадок | 2017 |
|
RU2684731C1 |
Способ получения наноразмерных частиц серебра в водной среде | 2019 |
|
RU2716160C1 |
Способ получения наноразмерных частиц серебра в водной среде | 2017 |
|
RU2654860C1 |
Способ лечения кожных заболеваний, ожогов, поверхностных и глубоких ран | 2017 |
|
RU2670613C1 |
Способ лечения кожных заболеваний, ожогов, поверхностных и глубоких ран | 2017 |
|
RU2706724C2 |
Способ лечения кожных заболеваний, ожогов, поверхностных и глубоких ран | 2017 |
|
RU2691063C2 |
Способ получения средства для местного лечения кожных поражений на основе наноразмерных частиц серебра, мазевой основы и твердых присадок | 2017 |
|
RU2659580C1 |
Способ получения композита триоксид ванадия/углерод | 2016 |
|
RU2653020C1 |
Способ получения наноразмерного гидроксиапатита | 2020 |
|
RU2736048C1 |
Изобретение относится к области химии и нанотехнологии, а именно к способу получения наноразмерных частиц кальция в водной среде, включающий помещение в дистиллированную воду, находящуюся в емкости, двух электродов, один из которых выполнен из золота или платины с нейтральным водородным числом, пропускание между электродами стабилизированного постоянного электрического тока силой 2 А, отличающийся тем, что в качестве второго электрода используют золотую или платиновую пластину, электроды между собой разделяют микропористой мембраной, при этом процесс электролитического разложения проводят в присутствии катализатора, роль катализатора выполняет смесь раствора лимонной кислоты C6H8O7 в концентрации 0,25-5 мас.% или 0,25-5 мол. % и рабочего раствора Са(ОН)2 из расчета концентрации 20-40 мас.% или 20-40 мол. %, при соотношении катализатора к общему объему дистиллированной воды 1:100. Изобретение обеспечивает новый способ получения наночастиц кальция, обладающих нечувствительностью к свету, кинетической и термодинамической устойчивостью, зарядом у каждой частицы, препятствующим слипанию частиц, малой константной нестойкостью. 1 ил.
Способ получения наноразмерных частиц кальция в водной среде, включающий помещение в дистиллированную воду, находящуюся в емкости, двух электродов, один из которых выполнен из золота или платины с нейтральным водородным числом, пропускание между электродами стабилизированного постоянного электрического тока силой 2 А, отличающийся тем, что в качестве второго электрода используют золотую или платиновую пластину, электроды между собой разделяют микропористой мембраной, при этом процесс электролитического разложения проводят в присутствии катализатора, роль катализатора выполняет смесь раствора лимонной кислоты C6H8O7 в концентрации 0,25-5 мас.% или 0,25-5 мол. % и рабочего раствора Са(ОН)2 из расчета концентрации 20-40 мас.% или 20-40 мол. %, при соотношении катализатора к общему объему дистиллированной воды 1:100.
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ НАНОЧАСТИЦ ФОСФАТОВ КАЛЬЦИЯ, СТАБИЛИЗИРОВАННЫХ СОЛЕВОЙ МАТРИЦЕЙ | 2008 |
|
RU2391119C1 |
Эластичная шнуровка из резиновой и т.п. лент, шнурков и т.п. для обуви и других предметов одежды | 1927 |
|
SU16551A1 |
АРТЁМОВ А.В | |||
и др | |||
Получение наноразмерных металлов электрическим разрядом в жидкости // Вопросы атомной науки и техники | |||
Станок для изготовления деревянных ниточных катушек из цилиндрических, снабженных осевым отверстием, заготовок | 1923 |
|
SU2008A1 |
Очаг для массовой варки пищи, выпечки хлеба и кипячения воды | 1921 |
|
SU4A1 |
Деревянный коленчатый рычаг | 1919 |
|
SU150A1 |
Авторы
Даты
2019-07-23—Публикация
2018-06-29—Подача