PL221359B1 - Nanokrystaliczny koloid fotokatalityczny, sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie - Google Patents
Nanokrystaliczny koloid fotokatalityczny, sposób jego otrzymywania oraz zastosowanieInfo
- Publication number
- PL221359B1 PL221359B1 PL387404A PL38740409A PL221359B1 PL 221359 B1 PL221359 B1 PL 221359B1 PL 387404 A PL387404 A PL 387404A PL 38740409 A PL38740409 A PL 38740409A PL 221359 B1 PL221359 B1 PL 221359B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- tio2
- visible light
- solution
- colloidal
- nanocrystalline
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 20
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 title claims description 9
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 title description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 68
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 37
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 claims description 13
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims description 11
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims description 9
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims description 8
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 claims description 7
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 claims description 6
- 239000011521 glass Substances 0.000 claims description 6
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 6
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 claims description 6
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 6
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 4
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 4
- 230000032900 absorption of visible light Effects 0.000 claims description 3
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 3
- 230000001941 photobactericidal effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 claims description 3
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 2
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 claims description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 18
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 9
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 9
- 239000003607 modifier Substances 0.000 description 7
- CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N Ascorbic acid Chemical group OC[C@H](O)[C@H]1OC(=O)C(O)=C1O CIWBSHSKHKDKBQ-JLAZNSOCSA-N 0.000 description 6
- XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N phthalic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1C(O)=O XNGIFLGASWRNHJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 6
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 5
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 5
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 4
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 4
- 239000002159 nanocrystal Substances 0.000 description 4
- 108091003079 Bovine Serum Albumin Proteins 0.000 description 3
- -1 K-1 modified TiO2 Chemical class 0.000 description 3
- 229960005070 ascorbic acid Drugs 0.000 description 3
- 235000010323 ascorbic acid Nutrition 0.000 description 3
- 239000011668 ascorbic acid Substances 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 3
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 3
- QYSGYZVSCZSLHT-UHFFFAOYSA-N octafluoropropane Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F QYSGYZVSCZSLHT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001782 photodegradation Methods 0.000 description 3
- 230000004083 survival effect Effects 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 3
- YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N (+)-Biotin Chemical compound N1C(=O)N[C@@H]2[C@H](CCCCC(=O)O)SC[C@@H]21 YBJHBAHKTGYVGT-ZKWXMUAHSA-N 0.000 description 2
- 150000005206 1,2-dihydroxybenzenes Chemical class 0.000 description 2
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000001962 electrophoresis Methods 0.000 description 2
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 2
- WQGWDDDVZFFDIG-UHFFFAOYSA-N pyrogallol Chemical compound OC1=CC=CC(O)=C1O WQGWDDDVZFFDIG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-N salicylic acid Chemical class OC(=O)C1=CC=CC=C1O YGSDEFSMJLZEOE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PJZLSMMERMMQBJ-UHFFFAOYSA-N 3,5-ditert-butylbenzene-1,2-diol Chemical compound CC(C)(C)C1=CC(O)=C(O)C(C(C)(C)C)=C1 PJZLSMMERMMQBJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZBCATMYQYDCTIZ-UHFFFAOYSA-N 4-methylcatechol Chemical compound CC1=CC=C(O)C(O)=C1 ZBCATMYQYDCTIZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010088751 Albumins Proteins 0.000 description 1
- 102000009027 Albumins Human genes 0.000 description 1
- QXNVGIXVLWOKEQ-UHFFFAOYSA-N Disodium Chemical class [Na][Na] QXNVGIXVLWOKEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 238000005273 aeration Methods 0.000 description 1
- 230000004931 aggregating effect Effects 0.000 description 1
- LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N anhydrous gallic acid Natural products OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229960002685 biotin Drugs 0.000 description 1
- 235000020958 biotin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011616 biotin Substances 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000005757 colony formation Effects 0.000 description 1
- 230000001332 colony forming effect Effects 0.000 description 1
- 230000003013 cytotoxicity Effects 0.000 description 1
- 231100000135 cytotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000005202 decontamination Methods 0.000 description 1
- 230000003588 decontaminative effect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004925 denaturation Methods 0.000 description 1
- 230000036425 denaturation Effects 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- RUVSZHVJAYRSJM-UHFFFAOYSA-L disodium 1,4-dihydroxycyclohexa-3,5-diene-1,3-disulfonate Chemical compound [Na+].[Na+].OC1(CC(=C(C=C1)O)S(=O)(=O)[O-])S(=O)(=O)[O-] RUVSZHVJAYRSJM-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 description 1
- 229940074391 gallic acid Drugs 0.000 description 1
- 235000004515 gallic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 1
- 230000031700 light absorption Effects 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 125000000896 monocarboxylic acid group Chemical group 0.000 description 1
- JRNGUTKWMSBIBF-UHFFFAOYSA-N naphthalene-2,3-diol Chemical compound C1=CC=C2C=C(O)C(O)=CC2=C1 JRNGUTKWMSBIBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 231100001083 no cytotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);titanium(4+) Chemical class [O-2].[O-2].[Ti+4] SOQBVABWOPYFQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960005190 phenylalanine Drugs 0.000 description 1
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 1
- 230000004962 physiological condition Effects 0.000 description 1
- 238000002264 polyacrylamide gel electrophoresis Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 108090000765 processed proteins & peptides Proteins 0.000 description 1
- 239000000047 product Substances 0.000 description 1
- 229940079877 pyrogallol Drugs 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000003642 reactive oxygen metabolite Substances 0.000 description 1
- 230000027756 respiratory electron transport chain Effects 0.000 description 1
- 229940058287 salicylic acid derivative anticestodals Drugs 0.000 description 1
- 150000003872 salicylic acid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 238000004627 transmission electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000002371 ultraviolet--visible spectrum Methods 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest nanokrystaliczny fotokatalizator aktywny w świetle widzialnym w postaci transparentnych roztworów koloidalnych, sposób otrzymywania transparentnych roztworów koloidalnych tego materiału oraz jego zastosowanie.
Celem wynalazku jest dostarczenie transparentnego roztworu koloidalnego aktywowanego światłem widzialnym, wykazującego silne cechy fotokatalityczne i fotosterylizujące. W szczególnej realizacji pożądane jest aby był on jednocześnie stabilny w wodnym środowisku obojętnym (pH około 7). Celem wynalazku jest również dostarczenie nowych możliwości zastosowania roztworu koloidalnego nanokrystalicznego fotokatalizatora aktywnego w świetle widzialnym o określonym zestawie cech do sterylizacji różnych materiałów, zwłaszcza wymagających zapewnienia warunków fizjologicznych takich jak soczewki kontaktowe czy cewniki medyczne.
Nieoczekiwanie tak zdefiniowany cel udało się osiągnąć dzięki niniejszemu wynalazkowi.
Przedmiotem wynalazku jest nanokrystaliczny fotokatalizator aktywny w świetle widzialnym w postaci transparentnych roztworów koloidalnych charakteryzujący się tym, że zawiera:
a) fazę rozproszoną zawierającą nanocząstki dwutlenku tytanu TiO2 o rozmiarach mniejszych niż 100 nm zmodyfikowane powierzchniowo związkiem aromatycznym o wzorze:
b) ośrodek dyspersyjny będący roztworem wodnym.
Korzystnie, nanokrystaliczny fotokatalizator według wynalazku wykazuje stabilność w roztworach wodnych o pH 7 oraz absorpcję światła widzialnego w zakresie długości fal λ od 400 nm do 600 nm, korzystnie do 700 nm oraz absorpcję światła ultrafioletowego λ < 400 nm.
Kolejnym przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania nanokrystalicznego fotokatalizatora aktywnego w świetle widzialnym w postaci transparentnych roztworów koloidalnych charakteryzujący się tym, że:
c) do koloidalnego roztworu wodnego TiO2, zawierającego nanocząstki dwutlenku tytanu TiO2 o rozmiarach mniejszych niż 100 nm, dodaje się ulegający chemisorpcji na powierzchni TiO2 związek aromatyczny o wzorze:
OH
d) prowadzi się dializę uzyskanego zolu względem roztworu wodnego i ewentualnie konfekcjonuje się w postaci stabilnych zawiesin nanocząstek.
Korzystnie, chemisorpcję prowadzi się w środowisku kwaśnym, korzystnie przy pH 2,5, zwłaszcza w obecności kwasu azotowego.
Korzystnie, po zakończeniu chemisorpcji otrzymany roztwór koloidalny doprowadza się do pH obojętnego, korzystnie stosując wodny roztwór zasady.
Korzystnie, chemisorpcję prowadzi się w obecności alkoholu, korzystnie izopropanolu.
Korzystnie, do koloidalnego roztworu TiO2 dodaje się związek aromatyczny w stosunku molowym 1:1.
Kolejnym przedmiotem wynalazku jest zastosowanie nanokrystalicznego fotokatalizatora aktywnego w świetle widzialnym w postaci transparentnych roztworów koloidalnych określonego powyżej do wytwarzania preparatu do odkażania lub dezynfekcji, korzystnie do wytwarzania preparatu fotosterylizującego, fotobakteriobójczego, fotogrzybobójczego, fotokatalitycznego, przeznaczonego zwłaszcza do stosowania w jednej spośród następujących dziedzin: dermatologii, okulistyce, laryngologii, urologii, ginekologii, reumatologii, onkologii, chirurgii, weterynarii, stomatologii, kosmetyce, w szczególności do sterylizacji powierzchni i elementów szklanych lub z tworzywa sztucznego, zwłaszcza soczewek kontaktowych, cewników medycznych, przewodów szklanych i/lub plastikowych oraz innych powierzchni, których sterylizacja jest korzystna i/lub wymagana.
PL 221 359 B1
Możliwe są również dalsze modyfikacje nanocząstek rozproszonych w roztworze koloidalnym według wynalazku, przykładowo do nanocząstek dwutlenku tytanu zmodyfikowanych kwasem askorbinowym przyłączona może być cząsteczka zwiększająca specyficzność działania, korzystnie przeciwciało, peptyd, biotyna, witaminy.
Materiał według wynalazku wykazuje aktywność fotokatalityczną podczas naświetlania światłem widzialnym (λ > 400 nm; fotokataliza jest konsekwencją procesu absorpcji światła widzialnego przez utworzony powierzchniowy kompleks typu charge-transfer) oraz światłem ultrafioletowym (λ < 400 nm; fotokataliza jest konsekwencją procesu absorpcji światła ultrafioletowego przez utworzony powierzchniowy kompleks typu charge-transfer lub bezpośrednio przez dwutlenek tytanu). W wyniku naświetla- - 1 nia generowane są tzw. reaktywne formy tlenu (OH-, O2-, H2O2,1O2).
Nanokrystaliczny fotokatalizator aktywny w świetle widzialnym w postaci transparentnych roztworów koloidalnych według wynalazku znajduje zastosowanie w medycynie (przykładowo w dermatologii, okulistyce, laryngologii, urologii, ginekologii, reumatologii, onkologii, chirurgii, weterynarii czy stomatologii) i kosmetyce. Materiał według wynalazku wykorzystuje się do produkcji wybranych wyrobów z grupy obejmującej: materiały fotosterylizujące, fotobakteriobójcze, fotogrzybobójcze i fotokatalityczne. W szczególności, wynalazek umożliwia przygotowanie preparatów do sterylizacji elementów szklanych, z tworzywa sztucznego, oraz innych materiałów, zwłaszcza przeźroczystych, przykładowo soczewek kontaktowych, cewników medycznych, przewodów szklanych i plastikowych.
Przedmiotowy wynalazek w przykładach wykonania uwidoczniono na rysunkach, z których fig. 1 przedstawia widmo absorpcyjne UV-vis roztworu koloidalnego nanokryształów TiO2 modyfikowanych związkiem K-1 (stężenie; 0,4 g dm-3); fig. 2 przedstawia obraz TEM zarejestrowany dla materiału K-1@TiO2; fig. 3 przedstawia wynik naświetlania światłem widzialnym mieszaniny reakcyjnej (albumina wołowa z roztworem koloidalnym nanokryształów TiO2 modyfikowanych K-1) w obrazie elektroforetycznym z użyciem filtrów górnoprzepustowych: (a) λ > 400 nm, (b) λ > 435 nm, (c) λ > 455 nm, fig. 4 przedstawia testy przeżywalności bakterii E. coli w obecności roztworu koloidalnego nanokryształów TiO2 modyfikowanych K-1 (szare) i bez fotokatalizatora (czarne) (a) podczas naświetlania światłem o λ > 420 nm oraz (b) wyniki przeżywalności bakterii E. coli w takim samym układzie w ciemności.
P r z y k ł a d 1. Otrzymywanie nanokrystalicznego fotokatalizatora aktywnego w świetle widzialnym.
Wyjściowym substratem do syntezy opisywanych materiałów jest niemodyfikowany nanokrystaliczny TiO2, który można otrzymać różnymi znanymi metodami. Jedną z nich jest metoda zaproponowana przez Wang et al. (J. Phys. Chem. B, 2000, 104, 93-104). Ziarno dwutlenku tytanu TiO2 o rozmiarach mniejszych niż 100 nm (oszacowane na podstawie obrazowania z zastosowaniem elektronowego mikroskopu transmisyjnego) modyfikuje się powierzchniowo poprzez bezpośrednią chemisorpcję kwasu askorbinowego z wytworzeniem kompleksów typu charge-transfer. Fotoindukowane przeniesienie elektronu zachodzi między cząsteczką kwasu askorbinowego i ziarnem półprzewodnika. Fotoaktywny koloid według wynalazku charakteryzuje się wysokim stopniem zdyspergowania i występuje w postaci zawiesiny lub emulsji.
3
Wariant 1. Do koloidalnego wodnego roztworu TiO2 (1,2 g/dm3) zawierającego izopropanol (10%) w kwaśnym środowisku kwasu azotowego(V) (pH = 2,5) dodano krystaliczną sól disodową kwasu 4,5-dihydroksy-1,3-benzenodisulfonowego (K-1; Tabela 2) w stosunku molowym 1:1 (modyfikator: TiO2). Pojawił się osad barwy żółtej. Otrzymaną zawiesinę zalkalizowano roztworem NaOH do pH = 7 (powodując rozpuszczenie osadu). Roztwór umieszczono w woreczku dializacyjnym i dializowano dwukrotnie względem wody, lub odpowiedniego buforu (np. buforu SSC lub PBS) w celu usunięcia nadmiaru niezwiązanego z TiO2 modyfikatora i alkoholu. Otrzymano żółty, klarowny, koloidalny roztwór, który używany był w dalszych eksperymentach.
Opisana metoda nadaje się również do syntezy q-TiO2 modyfikowanego innymi pochodnymi katecholu lub pochodnymi kwasu salicylowego lub kwasu ftalowego (syntezy 2 i 3, Tabele 1 i 2). W tych przypadkach nie udało się otrzymać materiałów trwałych (nie ulegających agregacji) przy pH « 7.
3
Wariant 2 (nie według wynalazku). Do koloidalnego wodnego roztworu TiO2 (1,2 g/dm3) zawierającego izopropanol (10%) w kwaśnym środowisku kwasu azotowego(V) (pH = 2,5) dodano związek z grupy A (A-1:A-2; pochodne kwasu ftalowego) lub S (S-1:S-7; pochodne kwasu salicylowego; Tabela 1) w postaci krystalicznej w stosunku molowym 1:1 (modyfikator: TiO2). Nastąpiła zmiana barwy koloidalnego roztworu. Otrzymany roztwór koloidalny zalkalizowano roztworem NaOH do pH = 7. Roztwór umieszczono w woreczku dializacyjnym i dializowano dwukrotnie względem wody, w celu usunięcia nadmiaru niezwiązanego z TiO2 modyfikatora i alkoholu.
PL 221 359 B1
T a b e l a 1. Kwas ftalowy i pochodne kwasu salicylowego.
3
Wariant 3 (nie według wynalazku). Do koloidalnego wodnego roztworu TiO2 (1,2 g/dm3) zawierającego izopropanol (10%) w kwaśnym środowisku kwasu azotowego(V) (pH = 2,5) dodano związek z grupy K (K-2:K-8; Tabela 2) w postaci krystalicznej w stosunku molowym 1:1 (modyfikator: TiO2). Nastąpiła zmiana barwy koloidalnego roztworu. Otrzymany roztwór koloidalny zalkalizowano roztworem NaOH do pH = 7. Roztwór umieszczono w woreczku dializacyjnym i dializowano dwukrotnie względem wody, w celu usunięcia nadmiaru niezwiązanego z TiO2 modyfikatora i alkoholu.
PL 221 359 B1
T a b e l a 2. Pochodne katecholu.
COOH pirogalol
3,5-di-fert-butylokatechol
Symbol związku kwas galusowy
2,3-naftalenodloi
4-metylokatechol p-nitrokatecho!
3,4-dibydroksy-L-fenyloalanina (DO PA)
Nazwa związku
Wzór strukturalny sól disodowa kwasu 1,4-dihydroksy1,3-benzenodisulfonowego
P r z y k ł a d 2. Charakterystyka otrzymanych materiałów.
Z materiałów zsyntezowanych jak opisano w przykładzie 1 tylko nanokryształy TiO2 modyfikowane modyfikatorem K-1 (K-1@TiO2) wykazywały stabilność przy pH = 7. Pozostałe materiały ulegały agregacji, co objawiało się wytrącaniem osadu przy pH > 3-4.
Widmo UV-vis K-1@TiO2 zostało przedstawione na fig. 1. Podobnie jak i inne materiały (stabilne w środowisku kwaśnym) wykazuje wyraźną absorpcję światła widzialnego do długości fali ok.
500-700 nm. Obraz z transmisyjnego mikroskopu elektronowego przedstawiony na fig. 2 potwierdza jednorodność materiału - pojedyncze, nie wykazujące tendencji do agregacji ziarna mają wielkość kilku-kilkunastu nanometrów.
PL 221 359 B1
P r z y k ł a d 3. Aktywność fotokatalityczna materiałów i aktywność w procesach fotoinaktywacji bakterii.
Prowadzono testy fotodegradacji albuminy wołowej (jako modelowego białka) w warunkach naświetlania światłem widzialnym w obecności nanokrystalicznego zmodyfikowanego TiO2. Stężenie białka w roztworze śledzono metodą półilościową wykorzystując elektroforezę w żelu poliakrylamidowym w warunkach denaturujących (SDS-PAGE). Mieszaniny reakcyjne, niezależnie od rodzaju modyfikacji nanokrystalicznego TiO2, przygotowywane były w następujący sposób:
Zmieszano ze sobą roztwór modyfikowanego TiO2 (w ilości zapewniającej uzyskanie końcowego stężenia 0,4 mg/ml w przeliczeniu na TiO2), albuminę wołową (końcowe stężenie 0,4 mg/ml) oraz wodę do końcowej objętości 2 ml.
Naświetlanie prowadzono wykorzystując wysokociśnieniową lampę rtęciową HBO-500 jako źródło światła oraz filtry zapewniające naświetlanie w zakresie 420-800 nm. Testy prowadzono w kuwecie przedmuchując naświetlany roztwór niewielkim strumieniem powietrza w celu utrzymania stałego stężenia tlenu w roztwo rze. W czasie trwania eksperymentu pobierano próbki, które po denaturacji białka poddane zostały analizie elektroforetycznej w celu wyznaczenia stopnia degradacji albuminy. Elektroforezę prowadzono w układzie Laemni'ego z użyciem 10% żelu rozdzielającego oraz 4% żelu zagęszczającego. Poniżej przedstawiono wyniki pomiarów. Próbka 0' odpowiada obrazowi 2 μg białka.
Badania fotodegradacji białka (BSA) potwierdziły wysoką aktywność fotokatalityczną K-1@TiO2 w zakresie światła widzialnego. Zestawione tutaj obrazy elektroforetyczne białka (BSA) w czasie po naświetlaniu próbki zawierającej białko i modyfikowany dwutlenek tytanu w wodzie. W zakresie spektralnym 400-800 nm (Fig. 3a) zaobserwować można wyraźny spadek stężenia białek w czasie naświetlania. W węższym zakresie promieniowania 435-800 nm oraz 455-800 nm, wyniki są nieco gorsze od tych pierwszych (Fig. 3b i 3c).
Przeprowadzono wstępne badania w zakresie zdolności nowych materiałów do fotoinaktywacji mikroorganizmów na przykładzie modelowego szczepu Escherichia coli, a także wykazano brak cytotoksyczności badanych materiałów w stosunku do tego szczepu bakterii. Testy wydajności fotoinaktywacji mikroorganizmów przeprowadzano w następujący sposób:
Do zawiesiny bakterii w wodzie (ok. 106 CFU/ml określone spektrofotometrycznie) dodano koloidalny roztwór K-1@TiO2 uzyskując jego końcowe stężenie 0,4 mg/ml. Testy prowadzono w tych samych warunkach naświetlania co testy fotodegradacji białek (próbki o objętości 2 ml, patrz wyżej) z użyciem filtra górnoprzepustowego λ > 420 nm napowietrzając próbkę w czasie naświetlania. Pobierano małe objętości próbek w celu określenia zdolności koloniotwórczej bakterii badanego szczepu. Koloniotwórczość określano metodą płytkową przez wysiewanie po 100 μl kolejnych rozcieńczeń zawiesiny bakterii na podłoże minimalne (DIFCO) i liczenie kolonii bakterii. Wyniki przedstawiono jako frakcję przeżywalności S/S0.
Powyższe wyniki wskazują na bardzo dużą aktywność w zakresie fotoinaktywacji mikroorganizmów na przykładzie modelowego szczepu E. coli (Fig. 4a). Jednocześnie nie zaobserwowano cytotoksyczności badanych materiałów w stosunku do wymienionego szczepu bakterii (Fig. 4b).
Claims (8)
- Zastrzeżenia patentowe1. Nanokrystaliczny fotokatalizator aktywny w świetle widzialnym w postaci transparentnych roztworów koloidalnych, znamienny tym, że zawiera:a) fazę rozproszoną zawierającą nanocząstki dwutlenku tytanu TiO2 o rozmiarach mniejszych niż 100 nm zmodyfikowane powierzchniowo związkiem aromatycznym o wzorze:b) ośrodek dyspersyjny będący roztworem wodnym.
- 2. Nanokrystaliczny fotokatalizator według zastrz. 1, znamienny tym, że wykazuje stabilność w roztworach wodnych o pH 7 oraz absorpcję światła widzialnego w zakresie długości fal λ od 400 nm do 600 nm, korzystnie do 700 nm oraz absorpcję światła ultrafioletowego λ < 400 nm.PL 221 359 B1
- 3. Sposób otrzymywania nanokrystalicznego fotokatalizatora aktywnego w świetle widzialnym w postaci transparentnych roztworów koloidalnych, znamienny tym, że:a) do koloidalnego roztworu wodnego TiO2, zawierającego nanocząstki dwutlenku tytanu TiO2 o rozmiarach mniejszych niż 100 nm, dodaje się ulegający chemisorpcji na powierzchni TiO2 związek aromatyczny o wzorze:OHb) prowadzi się dializę uzyskanego zolu względem roztworu wodnego i ewentualnie konfekcjonuje się w postaci stabilnych zawiesin nanocząstek.
- 4. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że chemisorpcję prowadzi się w środowisku kwaśnym, korzystnie przy pH 2,5, zwłaszcza w obecności kwasu azotowego.
- 5. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że po zakończeniu chemisorpcji otrzymany roztwór koloidalny doprowadza się do pH obojętnego, korzystnie stosując wodny roztwór zasady.
- 6. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że chemisorpcję prowadzi się w obecności alkoholu, korzystnie izopropanolu.
- 7. Sposób według zastrz. 3, znamienny tym, że do koloidalnego roztworu TiO2 dodaje się związek aromatyczny w stosunku molowym 1:1.
- 8. Zastosowanie nanokrystalicznego fotokatalizatora aktywnego w świetle widzialnym w postaci transparentnych roztworów koloidalnych określonego w zastrz. 1-2 do wytwarzania preparatu do odkażania lub dezynfekcji, korzystnie do wytwarzania preparatu fotosterylizującego, fotobakteriobójczego, fotogrzybobójczego, fotokatalitycznego, przeznaczonego zwłaszcza do stosowania w jednej spośród następujących dziedzin: dermatologii, okulistyce, laryngologii, urologii, ginekologii, reumatologii, onkologii, chirurgii, weterynarii, stomatologii, kosmetyce, w szczególności do sterylizacji powierzchni i elementów szklanych lub z tworzywa sztucznego, zwłaszcza soczewek kontaktowych, cewników medycznych, przewodów szklanych i/lub plastikowych oraz innych powierzchni, których sterylizacja jest korzystna i/lub wymagana.
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL387404A PL221359B1 (pl) | 2009-03-04 | 2009-03-04 | Nanokrystaliczny koloid fotokatalityczny, sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie |
| US13/148,192 US9040489B2 (en) | 2009-02-26 | 2010-02-26 | Nanocrystalline photocatalytic colloid, a method of producing it and its use |
| PCT/PL2010/050007 WO2010098687A2 (en) | 2009-02-26 | 2010-02-26 | Nanocrystalline photocatalytic colloid, a method of producing it and its use |
| EP10713733.3A EP2421644B1 (en) | 2009-02-26 | 2010-02-26 | Nanocrystalline photocatalytic colloid, a method of producing it and its use |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL387404A PL221359B1 (pl) | 2009-03-04 | 2009-03-04 | Nanokrystaliczny koloid fotokatalityczny, sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL387404A1 PL387404A1 (pl) | 2010-09-13 |
| PL221359B1 true PL221359B1 (pl) | 2016-03-31 |
Family
ID=42940880
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL387404A PL221359B1 (pl) | 2009-02-26 | 2009-03-04 | Nanokrystaliczny koloid fotokatalityczny, sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL221359B1 (pl) |
-
2009
- 2009-03-04 PL PL387404A patent/PL221359B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL387404A1 (pl) | 2010-09-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Yang et al. | Synergistic Ag/TiO2-N photocatalytic system and its enhanced antibacterial activity towards Acinetobacter baumannii | |
| Pandimurugan et al. | Novel seaweed capped ZnO nanoparticles for effective dye photodegradation and antibacterial activity | |
| Dao et al. | Removal of antibiotic from aqueous solution using synthesized TiO2 nanoparticles: characteristics and mechanisms | |
| US20120009425A1 (en) | Process for synthesizing silver-silica particles and applications | |
| EP2421644B1 (en) | Nanocrystalline photocatalytic colloid, a method of producing it and its use | |
| Fadillah et al. | Hydrothermal assisted synthesis of titanium dioxide nanoparticles modified graphene with enhanced photocatalytic performance | |
| CA2797491C (en) | Composition in the form of liquid for maintenance of contact lenses and medical materials | |
| Azimzadehirani et al. | Highly efficient hydroxyapatite/TiO2 composites covered by silver halides as E. coli disinfectant under visible light and dark media | |
| Indumathi et al. | Green Synthesis of α-Fe 2 O 3 Nanoparticles Mediated Musa Acuminata: A Study of Their Applications as Photocatalytic Degradation and Antibacterial Agent. | |
| Arularasu et al. | H2O2 scavenging and biocompatibility assessment of biosynthesized cellulose/Fe3O4 nanocomposite showed superior antioxidant properties with increasing concentration | |
| Zare et al. | Comprehensive biological assessment and photocatalytic activity of surfactant assisted solvothermal synthesis of ZnO nanogranules | |
| Ramani et al. | Preliminary investigations on the antibacterial activity of zinc oxide nanostructures | |
| Fanourakis et al. | Inorganic salts and organic matter effects on nanorod, nanowire, and nanoplate MoO 3 aggregation, dissolution, and photocatalysis | |
| Kim et al. | Manufacturing of anti-viral inorganic materials from colloidal silver and titanium oxide | |
| Gnanam et al. | Investigation on the structural, optical, photoluminescence, and antimicrobial properties of charged surfactants (CTAB, SDS), and uncharged surfactant (PEG) assisted zno/mgo nanocomposites | |
| PL221359B1 (pl) | Nanokrystaliczny koloid fotokatalityczny, sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie | |
| Shiba et al. | Synthesis of cytocompatible luminescent titania/fluorescein hybrid nanoparticles | |
| Ahmed et al. | Effect of (ZnO/MWCNTs) hybrid concentrations on microbial pathogens removal | |
| Afreen et al. | Bulk production of porous TiO2 nanowires by unique solvo-plasma oxidation approach for combating biotic and abiotic water contaminants | |
| JP2005289660A (ja) | 表面改質二酸化チタン微粒子とその分散液、およびその製造方法 | |
| Ergashovich et al. | Bactericidal hydrogel based on sodium-carboxymethylcellulose contained silver nanoparticles: obtaining and properties | |
| PL220028B1 (pl) | Nanokrystaliczny fotokatalizator aktywny w świetle widzialnym w postaci (54) transparentnych roztworów koloidalnych, sposób jego otrzymywania oraz zastosowanie | |
| Kameneva et al. | Photochromic aerogels based on cellulose and chitosan modified with WO3 nanoparticles | |
| AU2015215866B2 (en) | Composition in the form of liquid for maintenance of contact lenses and medical materials | |
| Karthik et al. | Applications of transition metal nanoparticles in antimicrobial therapy |