CZ2015548A3 - Process for preparing water dispersion of silver nanopqarticles, silver nanoparticle water dispersion per se and use thereof - Google Patents
Process for preparing water dispersion of silver nanopqarticles, silver nanoparticle water dispersion per se and use thereof Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2015548A3 CZ2015548A3 CZ2015-548A CZ2015548A CZ2015548A3 CZ 2015548 A3 CZ2015548 A3 CZ 2015548A3 CZ 2015548 A CZ2015548 A CZ 2015548A CZ 2015548 A3 CZ2015548 A3 CZ 2015548A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- silver nanoparticles
- aqueous dispersion
- silver
- drying
- preparing
- Prior art date
Links
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 title claims abstract description 60
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims description 21
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 8
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title description 14
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 title description 14
- 239000004332 silver Substances 0.000 title description 14
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 title description 9
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 55
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims abstract description 14
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 12
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 8
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 claims abstract description 7
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims abstract description 6
- GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-N sodium;9,10-dioxoanthracene-2-sulfonic acid Chemical compound [Na+].C1=CC=C2C(=O)C3=CC(S(=O)(=O)O)=CC=C3C(=O)C2=C1 GGCZERPQGJTIQP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 3
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 13
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 claims description 12
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 5
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 5
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 claims description 5
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002307 Dextran Polymers 0.000 claims description 4
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 claims description 4
- 239000002537 cosmetic Substances 0.000 claims description 4
- 229920003063 hydroxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 4
- 229940031574 hydroxymethyl cellulose Drugs 0.000 claims description 4
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000008107 starch Substances 0.000 claims description 4
- 239000004753 textile Substances 0.000 claims description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 3
- 229920001059 synthetic polymer Polymers 0.000 claims description 3
- AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N Hydroxylamine Chemical compound ON AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 2
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 2
- 239000004599 antimicrobial Substances 0.000 claims description 2
- 239000012567 medical material Substances 0.000 claims description 2
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 3
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 10
- 239000006072 paste Substances 0.000 description 7
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 5
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 5
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 4
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 description 4
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 4
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 4
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 4
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 description 3
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- 239000000047 product Substances 0.000 description 3
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 3
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 3
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 3
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 2
- 239000012736 aqueous medium Substances 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 2
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- RBWNDBNSJFCLBZ-UHFFFAOYSA-N 7-methyl-5,6,7,8-tetrahydro-3h-[1]benzothiolo[2,3-d]pyrimidine-4-thione Chemical compound N1=CNC(=S)C2=C1SC1=C2CCC(C)C1 RBWNDBNSJFCLBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 101710134784 Agnoprotein Proteins 0.000 description 1
- 208000024827 Alzheimer disease Diseases 0.000 description 1
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010034133 Pathogen resistance Diseases 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 1
- 240000004808 Saccharomyces cerevisiae Species 0.000 description 1
- 108010090804 Streptavidin Proteins 0.000 description 1
- 238000004847 absorption spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 244000309464 bull Species 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 1
- 125000001309 chloro group Chemical class Cl* 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000006071 cream Substances 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002781 deodorant agent Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000012467 final product Substances 0.000 description 1
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 1
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000012457 nonaqueous media Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 1
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 1
- 239000012279 sodium borohydride Substances 0.000 description 1
- 229910000033 sodium borohydride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 238000004416 surface enhanced Raman spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 1
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 230000002792 vascular Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
- Medicinal Preparation (AREA)
Abstract
Řešení se týká způsobu přípravy vodné disperze nanočástic stříbra, kdy se v prvním kroku vodný roztok stříbrné soli smíchá s amoniakem, s výhodou v molárním poměru 1:5, a polysacharidem, ve druhém kroku se k reakční směsi přidá redukční činidlo a ve třetím kroku se vzniklá vodná disperze nanočástic stříbra vysuší a ve čtvrtém kroku následuje přečištění s následným dosušením.The present invention relates to a process for the preparation of an aqueous dispersion of silver nanoparticles, wherein in a first step the aqueous solution of silver salt is mixed with ammonia, preferably in a 1: 5 molar ratio, and a polysaccharide; the resulting aqueous dispersion of silver nanoparticles is dried and the fourth step is followed by purification followed by drying.
Description
Předkládaný vynález se týká způsobu přípravy vodné disperze nanočástic stříbra, vodné disperze nanočástic stříbra a jejího použití.The present invention relates to a process for the preparation of an aqueous dispersion of silver nanoparticles, to an aqueous dispersion of silver nanoparticles and to its use.
Dosavadní stav technikyState of the art
Výzkum v oblasti syntézy a studia vlastností nanomateriálů poutá v posledních letech velkou pozornost a mezi velmi intenzívně studované nanomateriály patří mimo jiné nanočástice stříbra, které lze diky svým unikátním fyzikálním, chemickým a biologickým vlastnostem využít v řadě průmyslových odvětví, případně v komerčních produktech z oblasti kosmetiky či medicíny. Jednou z nej významnějších vlastností nanočástic stříbra je jejich antimikrobiální aktivita. Nanočástice stříbra inhibují růst bakterií a kvasinek včetně vysoce resistentních bakterií již od velmi nízkých koncentrací, řádově již od koncentrací stříbra v jednotkách mg.dm'3 (Panáček A. et al., J Phys. Chem. B, 110, 16248-16253, 2006). Další jejich výhodou je fakt, že zatím nebyl pozorován a publikován vznik rezistence bakterií vůči nanočásticím stříbra. Proto se nanočástice stříbra používají při antimikrobiální úpravě obvazových materiálů (např. od firmy Acticoat® firmy Smith & Nephew plc), cévních náhrad (InterGard Silver® firmy MAQUET Holding B.V. & Co), katetrů, protéz apod. Nanočástice stříbra jsou rovněž využívány pro antimikrobiální úpravu běžných textilií, jež jsou využívány např. pro výrobu funkčního prádla, triček, ponožek či spodního prádla s antimikrobiálním efektem (např. výrobky Nanosilver® firmy NanoTrade s.r.o.). Dále lze nanočástice stříbra nalézt v řadě kosmetických přípravků (deodoranty, krémy) a ve filtračních patronách pro domácí vodní filtry (firem Aquapure® firmy Aqua Pure Plus, Kinetico® firmy Axel Johnson Inc. a QSI-Nano® firmy QuantumSphere, lne.). Jako další příklad praktického uplatnění nanočástic stříbra, využívající jejich unikátních optických vlastností, lze použít povrchem zesílenou Ramanovu spektroskopii (Prucek et al., CrystEngComm, 13, 2242-2248, 2011). Přítomnost nanočástic umožňuje zvýšit citlivost této techniky o několik řádů až na úroveň femtomolámích koncentrací (Rane V. et al., J. Raman Spectr., 43, 971-976, 2012). Dalším možným využitím je konstrukce citlivých chemických senzorů a biosenzorů, konkrétně senzorů na detekci streptavidinu nebo senzorů pro stanovení markérů Alzheimerovy choroby opět na základě využití unikátních optických vlastnostíResearch in the field of synthesis and study of nanomaterials has attracted a lot of attention in recent years and among the most intensively studied nanomaterials are silver nanoparticles, which can be used due to their unique physical, chemical and biological properties in many industries or commercial cosmetics. or medicine. One of the most important properties of silver nanoparticles is their antimicrobial activity. Silver nanoparticles inhibit the growth of bacteria and yeasts, including highly resistant bacteria, from very low concentrations, on the order of silver concentrations in units of mg.dm ' 3 (Panáček A. et al., J Phys. Chem. B, 110, 16248-16253, 2006). Another advantage is the fact that the emergence of bacterial resistance to silver nanoparticles has not yet been observed and published. Therefore, silver nanoparticles are used in antimicrobial treatment of dressings (eg Acticoat® from Smith & Nephew plc), vascular prostheses (InterGard Silver® from MAQUET Holding BV & Co), catheters, prostheses, etc. Silver nanoparticles are also used for antimicrobial treatment of common textiles, which are used, for example, for the production of functional underwear, T-shirts, socks or underwear with an antimicrobial effect (eg Nanosilver® products from NanoTrade sro). Silver nanoparticles can also be found in a variety of cosmetics (deodorants, creams) and filter cartridges for domestic water filters (Aquapure® from Aqua Pure Plus, Kinetico® from Axel Johnson Inc. and QSI-Nano® from QuantumSphere, Inc.). As another example of the practical application of silver nanoparticles, utilizing their unique optical properties, surface-enhanced Raman spectroscopy can be used (Prucek et al., CrystEngComm, 13, 2242-2248, 2011). The presence of nanoparticles makes it possible to increase the sensitivity of this technique by several orders of magnitude up to the level of femtomolar concentrations (Rane V. et al., J. Raman Spectr., 43, 971-976, 2012). Another possible use is the construction of sensitive chemical sensors and biosensors, specifically sensors for the detection of streptavidin or sensors for the determination of markers of Alzheimer's disease, again based on the use of unique optical properties.
- 2 nanočástic stříbra. Nanočástice stříbra jsou díky velkému povrchu a vysoké povrchové energii ideální i pro katalytické využití mimo jiné v environmentálních technologiích. Můžeme je využít např. při odstraňování NOx a degradaci sloučenin na bázi fenolu a chlorderivátů za využití redukčně oxidačních technologií.- 2 silver nanoparticles. Thanks to their large surface area and high surface energy, silver nanoparticles are also ideal for catalytic use in, among other things, environmental technologies. We can use them, for example, in the removal of NOx and the degradation of phenol-based compounds and chlorine derivatives using redox oxidation technologies.
Všechny aplikační oblasti využívající nanočástice stříbra vyžadují vysoké nároky na kvalitu vstupního materiálu jako je zachování velikosti a stability nanočástic stříbra, ať už se jedná o kapalnou či práškovou disperzi. Vedle kvality samotného produktu je rovněž z pohledu manipulace a nároků na zpracování a přepravu také důležité množství (obsah) stříbra v disperzi v poměru k celkovému objemu (množství) disperze. Z tohoto pohledu jsou nejvýhodnější vysoce koncentrované disperze, jako jsou gely, pasty či prášky, které je možné připravit s daleko vyšším obsahem nanočástic stříbra než kapalné disperze při zachování velikosti a stability nanočástic stříbra. Vysoce koncentrované kapalné disperze nanočástic stříbra s vysokou agregační a sedimentační stálostí lze připravit od koncentrace stříbra 1 g.dm'3 (Wu R.-T. et al., Mater. Res. Bull., 43, 2008) do cca 30j.dm-3 (Sondi I. et al., J. Colloid Interface Sci., 260, 2003), což představuje 0,1 až 3 hm.%^stříbra v disperzi. V případě práškové disperze je možné připravit disperzi s obsahem stříbra až 96 % (patent US 7,776,442 B2).All application areas using silver nanoparticles require high demands on the quality of the input material, such as maintaining the size and stability of silver nanoparticles, whether it is a liquid or powder dispersion. In addition to the quality of the product itself, the amount (content) of silver in the dispersion in relation to the total volume (amount) of the dispersion is also important from the point of view of handling and processing and transport requirements. From this point of view, the most preferred are highly concentrated dispersions, such as gels, pastes or powders, which can be prepared with a much higher content of silver nanoparticles than liquid dispersions while maintaining the size and stability of the silver nanoparticles. Highly concentrated liquid dispersions of silver nanoparticles with high aggregation and sedimentation stability can be prepared from a silver concentration of 1 g.dm -3 (Wu R.-T. et al., Mater. Res. Bull., 43, 2008) to about 30 .mu.m - 3 (Sondi I. et al., J. Colloid Interface Sci., 260, 2003), which represents 0.1 to 3% by weight of silver in the dispersion. In the case of a powder dispersion, it is possible to prepare a dispersion with a silver content of up to 96% (U.S. Pat. No. 7,776,442 B2).
Nevýhodou stavu techniky je složitá instrumentace, např. použití přehřáté plazmy (Lee S. H. et al., Mater. Sci. Eng. C, 27, 2007), polydisperzita a agregační nestabilita částic stříbra při vysokých koncentracích nanočástic v disperzi. Mezi další nevýhody stavu techniky patří použití toxických rozpouštědel, zvýšené teploty a speciálního zařízení (US 7,776,442 B2 a US 8,287,771 B2\The disadvantages of the prior art are complex instrumentation, such as the use of superheated plasma (Lee S. H. et al., Mater. Sci. Eng. C, 27, 2007), polydispersity and aggregation instability of silver particles at high concentrations of nanoparticles in the dispersion. Other disadvantages of the prior art include the use of toxic solvents, elevated temperatures and special equipment (US 7,776,442 B2 and US 8,287,771 B2).
Podstata vynálezuThe essence of the invention
Předkládaný vynález řeší problémy stavu techniky poskytnutím způsobu přípravy vodné disperze nanočástic stříbra, která se vyznačuje nízkou polydisperzitou a velikostí nanočástic stříbra v rozmezí od 8 nm do 20 nm. Předkládaný vynález nevyužívá toxická rozpouštědla a zvýšené teploty a speciální zařízení ve srovnání s jinými postupy známými ze stavu techniky. Dále vynález poskytuje vodnou disperzi nanočástic stříbra, vyznačující se agregační stabilitou připravených nanočástic i při koncentracích nanočástic v disperzi až 80 hm. %f tedy až 800 g stnbra v jednom kg disperze. Způsob přípravy podle předkládaného vynálezu je velmi jednoduchý, reprodukovatelný a výsledná disperze je zpětně dispergovatelná do vodného i ne vodného prostředí. Reakční směs neobsahuje toxická rozpouštědla a doba potřebná pro přípravu vodné disperze nanočástic je v řádu minut při laboratorní teplotě. Pro tvorbu gelu, pasty či prášku není třeba žádná složitá instrumentace v porovnání s fyzikálními metodami přípravy, např. použití přehřáté plazmy (Lee S. H. et al., Mater. Sci. Eng. C, 27, 2007). Výhodou použití gelu, pasty či prášku s obsahem nanočástic stříbra je možnost snadné dispergace v syntetických polymerech jako polyethylen, polyamid či polyester, čehož lze využít pro přípravu syntetických vláken a plastů vykazující antimikrobiální vlastnosti.The present invention solves the problems of the prior art by providing a process for preparing an aqueous dispersion of silver nanoparticles which is characterized by low polydispersity and silver nanoparticle sizes in the range of 8 nm to 20 nm. The present invention does not use toxic solvents and elevated temperatures and special equipment compared to other processes known in the art. Furthermore, the invention provides an aqueous dispersion of silver nanoparticles, characterized by the aggregation stability of the prepared nanoparticles even at nanoparticle concentrations in the dispersion of up to 80 wt. % f thus up to 800 g of powder in one kg of dispersion. The preparation method according to the present invention is very simple, reproducible and the resulting dispersion is back-dispersible in both aqueous and non-aqueous media. The reaction mixture does not contain toxic solvents and the time required to prepare the aqueous nanoparticle dispersion is in the order of minutes at room temperature. No complex instrumentation is required for gel, paste or powder formation compared to physical preparation methods, such as the use of superheated plasma (Lee S. H. et al., Mater. Sci. Eng. C, 27, 2007). The advantage of using a gel, paste or powder containing silver nanoparticles is the possibility of easy dispersion in synthetic polymers such as polyethylene, polyamide or polyester, which can be used for the preparation of synthetic fibers and plastics exhibiting antimicrobial properties.
Předmětem předkládaného vynálezu je způsob přípravy vodné disperze nanočástic stříbra, kdy se v prvním kroku vodný roztok stříbrné soli smíchá s amoniakem, s výhodou v molámím poměru 1:5, a polysacharidem, ve druhém kroku se k reakční směsi přidá redukční činidlo vybrané z hydroxylaminu a jeho solí a formaldehydu, a ve třetím kroku se vzniklá vodná disperze nanočástic stříbra vysuší a ve čtvrtém kroku následuje přečištění s následným dosušením. Výchozí stříbrná sůl je ve vodě rozpustná stříbrná sůl, s výhodou dusičnan stříbrný nebo chloristan stříbrný, nej výhodněji dusičnan stříbrný. Výchozí koncentrace stříbrných iontů v roztoku pro přípravu vodné disperze je s výhodou v rozmezí od 10’3 mol.dm'3 do 10'1 mol.dm'3.The present invention relates to a process for preparing an aqueous dispersion of silver nanoparticles, in a first step an aqueous solution of a silver salt is mixed with ammonia, preferably in a molar ratio of 1: 5, and a polysaccharide, in a second step a reducing agent selected from hydroxylamine is added to the reaction mixture; its salts and formaldehyde, and in the third step the resulting aqueous dispersion of silver nanoparticles is dried, and in the fourth step, purification followed by drying. The starting silver salt is a water-soluble silver salt, preferably silver nitrate or silver perchlorate, most preferably silver nitrate. The initial concentration of silver ions in the solution for preparing the aqueous dispersion is preferably in the range from 10 -3 mol.dm -3 to 10 -1 mol.dm -3 .
Αλ?Al?
Výsledná koncentrace nanočástic stříbra ve výsledné vodné disperzi je tedy v rozsahu 0,1 - 10 g.dm . Koncentrace polysacharidu se pohybuje v rozmezí od 0,01 hm.%zdo 5 hm.%^a je vhodné ji optimalizovat v závislosti na koncentraci stříbra ve vodné disperzi nanočástic stříbra. Koncentraci redukčního činidla je třeba volit tak, aby byl molámí poměr stříbrná sůl/redukční činidlo roven 2 až 4:1 (s ohledem na počet elektronů, poskytovaných redukčním činidlem do reakce). Reakce běží za běžné laboratorní teploty, reakční systém není třeba nijak temperovat.The final concentration of silver nanoparticles in the resulting aqueous dispersion is thus in the range of 0.1 - 10 g.dm. The concentration of the polysaccharide ranges from 0.01 wt.% To 5 wt.% And is suitable to optimize depending on the concentration of silver in the aqueous dispersion of silver nanoparticles. The concentration of the reducing agent should be chosen so that the silver salt / reducing agent molar ratio is 2 to 4: 1 (with respect to the number of electrons provided by the reducing agent to the reaction). The reaction runs at normal laboratory temperatures, there is no need to temper the reaction system.
Vysušená vrstva se následně přečistí vyluhováním elektrolytů zbývajících v disperzi po přípravě demineralizovanou vodou (optimálně 10 ml vody na 1 g vysušené disperze po dobu minimálně 30 mm) a následně se opět dosuší, s výhodou na obsah vody do cca 4 hm.%. Pokud je sušení (n n.oljfs· ukončeno při zbytkovém obsahu vody cca 10 až 25 hm.%f má konečný produkt formu tuhé pasty. Při obsahu vody od cca 25 % do 75 hm.% (v závislosti na použitém polymeru) má produkt formu gelu.The dried layer is then purified by leaching the electrolytes remaining in the dispersion after preparation with demineralized water (optimally 10 ml of water per 1 g of dried dispersion for at least 30 mm) and then dried again, preferably to a water content of up to about 4% by weight. If the drying is completed at a residual water content of about 10 to 25% by weight f, the final product is in the form of a solid paste. At a water content of about 25% to 75% by weight (depending on the polymer used), the product form of gel.
Ve výhodném provedení vynálezu je polymemí stabilizátor vybraný ze skupiny zahrnující dextran, škrob, hydroxymethylcelulózu a chitosan.In a preferred embodiment of the invention, the polymeric stabilizer is selected from the group consisting of dextran, starch, hydroxymethylcellulose and chitosan.
- 4 - <- 4 - <
«!<<<*·* '«! <<< * · * '
V jiném provedení probíhá krok sušení vodné disperze nanočástic stříbra stacionárně nebo dynamicky, popřípadě při tlaku rovném nebo nižším než atmosferickém, při teplotách do 80 °C. Při teplotě 80 °C ve stacionárním režimu a atmosférickém tlaku je vodná disperze po cca 24 hodinách vysušena na pevnou fázi s obsahem vody cca 10 hm.% (doba sušení platí pro případ, kdy je disperze sušena v nádobě takové plochy, aby tloušťka vrstvy kapaliny byla max. 1 cm).In another embodiment, the step of drying the aqueous dispersion of silver nanoparticles takes place stationary or dynamically, optionally at a pressure equal to or lower than atmospheric, at temperatures up to 80 ° C. At a temperature of 80 ° C in stationary mode and atmospheric pressure, the aqueous dispersion is dried after about 24 hours to a solid phase with a water content of about 10% by weight (drying time applies when the dispersion is dried in a container was max. 1 cm).
V jednom provedení probíhá krok přečištění s následným dosušením sušení vodné disperze nanocástic stříbra extrakci vodou a následným stacionárním nebo dynamickým sušením při tlaku rovném nebo nižším než atmosferickém a při teplotách do 80 °C, s výhodou je tento krok opakován.In one embodiment, the purification step followed by drying of the aqueous dispersion of silver nanoparticles by extraction with water and subsequent stationary or dynamic drying at a pressure equal to or lower than atmospheric and at temperatures up to 80 ° C, preferably this step is repeated.
Předmětem předkládaného vynálezu je rovněž vodná disperze nanočástic stříbra připravená způsobem podle předkládaného vynálezu, která obsahuje do 80 hmotn/% nanočástic stříbra, s výhodou o velikosti v rozmezí od 8 nm do 30 nm, polysacharid, s výhodou vybraný ze skupiny zahrnující dextran, škrob, hydroxymethylcelulózu a chitosan, a vodu.The present invention also relates to an aqueous dispersion of silver nanoparticles prepared by the process of the present invention, which contains up to 80% / w / w silver nanoparticles, preferably in the range of 8 nm to 30 nm, a polysaccharide, preferably selected from the group consisting of dextran, starch, hydroxymethylcellulose and chitosan, and water.
Ve výhodném provedení má vodná disperze nanočástic stříbra podle předkládaného vynálezu formu gelu, pasty nebo prášku.In a preferred embodiment, the aqueous dispersion of silver nanoparticles of the present invention is in the form of a gel, paste or powder.
Předmětem předkládaného vynálezu je rovněž použití vodné disperze nanočástic stříbra jako antimikrobiální aditivum do syntetických polymerů.The present invention also relates to the use of an aqueous dispersion of silver nanoparticles as an antimicrobial additive in synthetic polymers.
Předmětem předkládaného vynálezu je rovněž použití vodné disperze nanočástic stříbra pro antimikrobiální úpravu textilií.The present invention also relates to the use of an aqueous dispersion of silver nanoparticles for the antimicrobial treatment of textiles.
Předmětem předkládaného vynálezu je rovněž použití vodné disperze nanočástic stříbra pro přípravu léčiva a/nebo zdravotních materiálů s antimikrobiálními vlastnostmi.The present invention also relates to the use of an aqueous dispersion of silver nanoparticles for the preparation of medicaments and / or medical materials with antimicrobial properties.
Předmětem předkládaného vynálezu je rovněž použití vodné disperze nanočástic stříbra pro přípravu kosmetických přípravků.The present invention also relates to the use of an aqueous dispersion of silver nanoparticles for the preparation of cosmetics.
Předkládaný vynález poskytuje způsob přípravy gelu, pasty či práškového materiálu . r , . y h λΙ*, .The present invention provides a method for preparing a gel, paste or powder material. r,. yh λΙ *,.
obsahujícího nanocástice stříbra v koncentraci az 80 hm.%. Kterýkoliv typ disperze (gel, pasta či prášek) lze zpětně dispergovat ve vodném či nevodném prostředí za vzniku koncentrované a stabilní kapalné disperze. Tyto disperze lze s výhodou použít pro antimikrobiální modifikaci polymemích materiálů jako je polyethylen, polypropylen, polyethylentereftalát apod. Uvedené disperze lze rovněž využít v lékařství pro přípravu zdravotnických prostředků a materiálů vykazující antimikrobiální vlastnosti nebo pro přípravu antimikrobiálních mastí a gelů, či v textilním průmyslu pro antimikrobiální úpravu textilií.containing silver nanoparticles in a concentration of up to 80% by weight. Any type of dispersion (gel, paste or powder) can be dispersed in an aqueous or non-aqueous medium to form a concentrated and stable liquid dispersion. These dispersions can be advantageously used for antimicrobial modification of polymeric materials such as polyethylene, polypropylene, polyethylene terephthalate and the like. textile treatment.
Příklady provedenívvnálezuExamples of embodiments of the invention
Výchozími surovinami pro přípravu nanočástic stříbra byl dusičnan stříbrný o čistotě o a od firmy Fagron, amoniak (25 W.%<ýodný roztok) od firmy Lach-Ner, želatina p.a. od firmy Penta a tetrahydridoboritan sodný p.a. od firmy Sigma-Aldrich.The starting materials for the preparation of silver nanoparticles were silver nitrate of purity o a from Fagron, ammonia (25 W.% Solution) from Lach-Ner, gelatin p.a. from Penta and sodium borohydride p.a. from Sigma-Aldrich.
Velikost vzniklých nanočástic stříbra byla stanovena metodou transmisní elektronové mikroskopie (TEM) na přístroji JEM 2010 (Jeol) za využití urychlovacího napětí 150 kV. Připravené disperze byly také charakterizovány pomocí UV/VIS absorpční spektrometrie za využití spektrofotometru Specord S600 (Analytic Jena AG). Pro měření absorpčních spekter musely být vzorky nanočástic vhodně naředěny destilovanou vodou.The size of the resulting silver nanoparticles was determined by transmission electron microscopy (TEM) on a JEM 2010 instrument (Jeol) using an accelerating voltage of 150 kV. The prepared dispersions were also characterized by UV / VIS absorption spectrometry using a Specord S600 spectrophotometer (Analytic Jena AG). To measure the absorption spectra, the nanoparticle samples had to be suitably diluted with distilled water.
Příklad 1Example 1
Příprava prášku s vysokým obsahem nanočástic stříbra z vodné disperze stabilizované želatinou o koncentraci nanočástic 10 g.dm3 s použitím přečišťovacího kroku.Preparation of a powder with a high content of silver nanoparticles from an aqueous dispersion stabilized with gelatin with a nanoparticle concentration of 10 g.dm 3 using a purification step.
Do kádinky o objemu 400 ml bylo naváženo 3,15 g AgNO3. Poté bylo přidáno 50 ml destilované vody a sůl byla za míchání na elmg. míchačce rozpuštěna. Následně bylo do tohoto roztoku přidáno cca 6 ml roztoku amoniaku o koncentraci 25 hm.%* Tento přídavek způsobil krátkodobý hnědý zákal míchaného roztoku. Dále byl do reakční směsi přidán roztok polymemího stabilizátoru (0,5 g želatiny rozpuštěné v 94 ml destilované vody). Nakonec bylo do této reakční směsi za stálého míchání velmi rychle přidáno 50 ml roztoku NaBH4 (navážka 1,80 g). Hodnotu pH není třeba upravovat. Reakce je ukončena po cca 30 minutách (zpomalení reakce díky přítomnosti želatiny). Velikost nanočástic stříbra připravených výše uvedeným postupem se pohybuje v intervalu 8 až 20 nm. Vzniklá disperze byla vysušena v laboratorní sušárně přibližně 30 hodin při teplotě 80 °C na obsah vody cca 15 hm.%. Vzniklá pevná fáze (tuhý gel) byla následně extrahována destilovanou vodou (100 ml) po dobu 60 min s cílem odstranění zbylých elektrolytů po přípravě nanočástic stříbra. Pro maximální výsledek je tento extrakční krok nutné provést celkem 3x. Mezi jednotlivými extrakčními kroky je třeba vysušit nabobtnalý gel opět na hodnotu obsahu vody cca 15-20 hm.%, aby bylo zahraněno ztrátám stříbra díky rozpouštění3.15 g of AgNO 3 was weighed into a 400 ml beaker. Then 50 ml of distilled water was added and the salt was stirred to elmg. mixer dissolved. Subsequently, about 6 ml of a 25% strength by weight ammonia solution was added to this solution. This addition caused a short-term brown turbidity of the stirred solution. Next, a solution of polymer stabilizer (0.5 g of gelatin dissolved in 94 ml of distilled water) was added to the reaction mixture. Finally, 50 ml of NaBH 4 solution (1.80 g) were added to this reaction mixture very rapidly with stirring. The pH does not need to be adjusted. The reaction is complete after about 30 minutes (slowing down the reaction due to the presence of gelatin). The size of the silver nanoparticles prepared by the above procedure is in the range of 8 to 20 nm. The resulting dispersion was dried in a laboratory oven at about 80 DEG C. for about 30 hours to a water content of about 15% by weight. The resulting solid (solid gel) was then extracted with distilled water (100 mL) for 60 min to remove residual electrolytes after preparation of silver nanoparticles. For the maximum result, this extraction step must be performed a total of 3 times. Between the individual extraction steps, the swollen gel must be dried again to a water content of about 15-20% by weight, in order to prevent silver losses due to dissolution.
-6---6--
nabobtnalého gelu.JPoposledním extrakčním kroku byl nabobtnalý gel vysušen na nízký obsah vody (cca 4 hm.0^ a následně rozemlet v kulovém mlýnu na práškovou formu. Konečný obsah stříbra v práškové disperzi činil cca 80 hm.% přiobsahu vody cca 4 hm.%.UIn the last extraction step, the swollen gel was dried to a low water content (about 4 % by weight and then ground in a ball mill to a powder form. The final silver content in the powder dispersion was about 80% by weight of the water content about 4% by weight. .AT
Claims (10)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2015-548A CZ2015548A3 (en) | 2015-08-10 | 2015-08-10 | Process for preparing water dispersion of silver nanopqarticles, silver nanoparticle water dispersion per se and use thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ2015-548A CZ2015548A3 (en) | 2015-08-10 | 2015-08-10 | Process for preparing water dispersion of silver nanopqarticles, silver nanoparticle water dispersion per se and use thereof |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ306353B6 CZ306353B6 (en) | 2016-12-14 |
| CZ2015548A3 true CZ2015548A3 (en) | 2016-12-14 |
Family
ID=57538869
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ2015-548A CZ2015548A3 (en) | 2015-08-10 | 2015-08-10 | Process for preparing water dispersion of silver nanopqarticles, silver nanoparticle water dispersion per se and use thereof |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ2015548A3 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ2017806A3 (en) * | 2017-12-14 | 2019-08-21 | Univerzita Palackého v Olomouci | A method of preparing a concentrated, aggregate-stable dispersion of silver nanoparticles, dispersion and its use |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE266429T1 (en) * | 1998-08-14 | 2004-05-15 | Coloplast As | STABILIZED COMPOSITIONS WITH ANTIBACTERIAL EFFECTIVENESS |
| US20030185889A1 (en) * | 2002-03-27 | 2003-10-02 | Jixiong Yan | Colloidal nanosilver solution and method for making the same |
| WO2006001033A2 (en) * | 2004-05-12 | 2006-01-05 | Kishore Madhukar Paknikar | Stabilizing solutions for submicronic particles |
| US20080064767A1 (en) * | 2006-09-11 | 2008-03-13 | National Tsing Hua University | High-concentration nanoscale silver colloidal solution and preparing process thereof |
| CN102965934B (en) * | 2012-12-07 | 2014-10-08 | 苏州大学 | Antibacterial cellulosic fiber or antibacterial cellulosic fiber product and preparation method thereof |
-
2015
- 2015-08-10 CZ CZ2015-548A patent/CZ2015548A3/en not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ306353B6 (en) | 2016-12-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Butun et al. | One-step fabrication of biocompatible carboxymethyl cellulose polymeric particles for drug delivery systems | |
| Dananjaya et al. | Comparative study on antifungal activities of chitosan nanoparticles and chitosan silver nano composites against Fusarium oxysporum species complex | |
| Noruzi | Electrospun nanofibres in agriculture and the food industry: a review | |
| Hebbalalu et al. | Greener techniques for the synthesis of silver nanoparticles using plant extracts, enzymes, bacteria, biodegradable polymers, and microwaves | |
| Liu et al. | Functionalized halloysite nanotube by chitosan grafting for drug delivery of curcumin to achieve enhanced anticancer efficacy | |
| Khan et al. | An Astragalus membranaceus based eco-friendly biomimetic synthesis approach of ZnO nanoflowers with an excellent antibacterial, antioxidant and electrochemical sensing effect | |
| Kumar et al. | Carboxymethyl gum kondagogu–chitosan polyelectrolyte complex nanoparticles: Preparation and characterization | |
| Yu et al. | Antimicrobial effect and toxicity of cellulose nanofibril/silver nanoparticle nanocomposites prepared by an ultraviolet irradiation method | |
| Iravani | Plant gums for sustainable and eco-friendly synthesis of nanoparticles: recent advances | |
| Galdopórpora et al. | Dual-effect core–shell polyphenol coated silver nanoparticles for tissue engineering | |
| CN106880593A (en) | It is a kind of while nano antibacterial agent of loading nano silvery and curcumin and preparation method and application | |
| Elshoky et al. | Ascorbic acid prevents cellular uptake and improves biocompatibility of chitosan nanoparticles | |
| Meena et al. | The green approach of ZnO NPs and its Antioxidant, hemolytic, and photocatalytic activity and functionalized r-GO-ZnO for energy storage application | |
| Lv et al. | Preparation of dialdehyde chitosan and its application in green synthesis of silver nanoparticles | |
| Urakaev et al. | Sulfur nanoparticles stabilized in the presence of water-soluble polymers | |
| Khan et al. | Biogenic silver nanoparticles: Green synthesis, encapsulation, thermal stability and antimicrobial activities | |
| Ma et al. | A multistimuli-responsive supramolecular vesicle constructed by cyclodextrins and tyrosine | |
| Chitra et al. | pH-sensitive biopolymeric hydrogel-based on indole-3-acetic acid for wound healing and anti-cancer applications | |
| Zhang et al. | Preparation, characterization, and in vitro release of carboxymethyl starch/β-cyclodextrin microgel–ascorbic acid inclusion complexes | |
| Khadem et al. | Red cabbage anthocyanin-functionalized tannic acid-silver nanoparticles with pH sensitivity and antibacterial properties | |
| EP2905259B1 (en) | Porous noble metal oxide nanoparticles, method for preparing the same and their use | |
| Mocanu et al. | Selective effect of procaine, tetracaine and dibucaine on gold nanoparticles | |
| Ilbasmis-Tamer et al. | Fabrication and characterization of starch-copper nanoparticles/rutin nanofiber hybrid scaffold | |
| Velgosová et al. | Synergic effect of sodium alginate and Citrus lemon extract on the in-situ synthesis of AgNPs in a polymeric matrix | |
| Pandey et al. | Polyelectrolyte–Carbon Dot Complex Coacervation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20200810 |