PL224713B1

PL224713B1 - Method for preparing a stable suspension of the silver nanoparticles and the use of a stable suspension of nanoparticles of silver for biocidal purposes

Info

Publication number: PL224713B1
Application number: PL401528A
Authority: PL
Inventors: Zbigniew Adamczyk; Marta Kujda; Magdalena Oćwieja
Original assignee: Inst Katalizy I Fizykochemii Powierzchni Im Jerzego Habera Polskiej Akademii Nauk
Priority date: 2012-11-08
Filing date: 2012-11-08
Publication date: 2017-01-31
Also published as: PL401528A1

Abstract

Sposób wytwarzania stabilnych suspensji nanocząstek srebra na drodze redukcji chemicznej jonów srebra, charakteryzuje się tym, że jako reduktor stosuje się fosfinian sodu w stężeniu molowym w mieszaninie reakcyjnej wynoszącym 5 do 50 mM, jako stabilizator stosuje się hektametafosforan sodu w stężeniu molowym w mieszaninie reakcyjnej wynoszącym 0,05 do 0,4 mM, a jako źródło jonów srebra stosuje się azotan srebra w stężeniu molowym w mieszaninie reakcyjnej wynoszącym 0,1 do 10 mM lub octan srebra w stężeniu molowym w mieszaninie reakcyjnej wynoszącym 0,1 do 20 mM. Roztwór fosforanowego reduktora łączy się z fosforanowym stabilizatorem i wprowadza roztwór soli srebra, a reakcję redukcji prowadzi się w temperaturze 40-60°C, zachowując pH mieszaniny reakcyjnej w przedziale 2,3 do 3,0. Zastosowanie stabilnych suspensji nanocząstek srebra uzyskanych sposobem określonym powyżej jako substancji do celów biobójczych, zwłaszcza bakteriobójczych, zgodnie z którym stężenie nanocząstek srebra w suspensji jest nie mniejsze niż 10,30 µg/ml.The method for producing stable suspensions of silver nanoparticles by chemical reduction of silver ions is characterized by the use of sodium phosphinate as a reducer at a molar concentration in the reaction mixture of 5 to 50 mM, and as a stabilizer sodium hexametaphosphate is used at a molar concentration in the reaction mixture of 0 .05 to 0.4 mM, and the source of silver ions is silver nitrate at a molar concentration in the reaction mixture of 0.1 to 10 mM or silver acetate at a molar concentration in the reaction mixture of 0.1 to 20 mM. The phosphate reducer solution is combined with the phosphate stabilizer and a silver salt solution is introduced, and the reduction reaction is carried out at a temperature of 40-60°C, maintaining the pH of the reaction mixture in the range of 2.3 to 3.0. The use of stable suspensions of silver nanoparticles obtained by the method specified above as substances for biocidal, especially bactericidal, purposes, according to which the concentration of silver nanoparticles in the suspension is not less than 10.30 µg/ml.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania stabilnych suspensji nanocząstek srebra oraz zastosowanie takich stabilnych suspensji nanocząstek srebra jako substancji do celów biobójczych, zwłaszcza bakteriobójczych.The subject of the invention is a method of producing stable suspensions of silver nanoparticles and the use of such stable suspensions of silver nanoparticles as substances for biocidal, especially bactericidal purposes.

Nanocząstki srebra w formie suspensji wodnych (hydrozolu) wykazują szereg pożądanych właściwości fizykochemicznych dzięki, którym znajdują zastosowanie jako materiały lub modyfikatory nanomateriałów w katalizie, elektronice, optyce, spektroskopii, biologii, medycynie, a także wielu innych dziedzinach techniki.Silver nanoparticles in the form of aqueous suspensions (hydrosol) exhibit a number of desirable physicochemical properties, thanks to which they are used as materials or nanomaterials modifiers in catalysis, electronics, optics, spectroscopy, biology, medicine, and many other fields of technology.

Z literatury fachowej i patentowej znanych jest wiele metod syntezy koloidalnego srebra, jednak wciąż dominujące znaczenie w jego otrzymywaniu odgrywa metoda redukcji chemicznej, w której poprzez zastosowanie m.in. mieszaniny oksydacyjno-redukcyjnej można kontrolować właściwości nanocząstek takie jak rozmiar, kształt czy właściwości powierzchniowe.There are many methods of colloidal silver synthesis known from the professional and patent literature, but the dominant role in its production is still the method of chemical reduction, in which, by using, among others, the oxidation-reduction mixture can control the properties of nanoparticles such as size, shape and surface properties.

Synteza stabilnych suspensji srebra koloidalnego, ujawniona przykładowo w opisach i zgłoszeniach patentowych PL 176202(B1), PL 210388(B1), PL 211422(B1), PL 388025(A1), PL 390437(A1) przewiduje zastosowanie nie tylko źródła jonów srebra oraz czynnika redukującego, ale także związków chemicznych, które dodane w czasie prowadzenia reakcji zapewnią trwałość suspensji w skutek stabilizacji elektrostatycznej bądź sferycznej.The synthesis of stable colloidal silver suspensions, disclosed, for example, in the descriptions and patent applications PL 176202 (B1), PL 210388 (B1), PL 211422 (B1), PL 388025 (A1), PL 390437 (A1) provides for the use of not only the source of silver ions and reducing agent, but also chemical compounds that, added during the reaction, will ensure the durability of the suspension as a result of electrostatic or spherical stabilization.

W większości znanych przypadków wytwarzania suspensji nanocząstek srebra metodą redukcji chemicznej, źródłem jonów srebra są dobrze rozpuszczalne w wodzie sole srebra, jak azotan, na dchloran czy octan srebra, a także piro i ortofosforany srebra.In most of the known cases of preparing silver nanoparticle suspensions by chemical reduction, the source of silver ions are well-soluble silver salts in water, such as nitrate, silver chloride or silver acetate, as well as silver pyro and orthophosphates.

Jako reduktory stosuje się najczęściej borowodorek sodu, cytrynian sodu, hydrazynę, chlorowodorek hydroksyloaminy, kwas askorbinowy, formaldehyd, metanol oraz inne związki posiadające grupy karbonylowe czy hydroksylowe jak np. glukozę.The most commonly used reducing agents are sodium borohydride, sodium citrate, hydrazine, hydroxylamine hydrochloride, ascorbic acid, formaldehyde, methanol and other compounds with carbonyl or hydroxyl groups, such as glucose.

Wśród rzadziej stosowanych reduktorów należy wymienić taninę, hydrochinon, dimetyloamino boran czy podfosforyny - Alexander Kamyshny, Słomo Magdassi, „Aqueous Dispersion of Metallic Nanoparticles - Preparation, Stabilization and Application, Nanoscience, Colloidal and Interfacial Aspects Edited by Victor M. Starov, CRC Press, New York, 1st edn., 2009, vol.147, ch.25, pp. 747-778.Less frequently used reducers include tannin, hydroquinone, dimethylamino borate and hypophosphites - Alexander Kamyshny, Słomo Magdassi, "Aqueous Dispersion of Metallic Nanoparticles - Preparation, Stabilization and Application, Nanoscience, Colloidal and Interfacial Aspects Edited by Victor M. Starov, CRC Press, New York, 1st edn., 2009, vol. 147, ch. 25, pp. 747-778.

Synteza nanocząstek srebra wymaga stosowania nie tylko substratów w postaci źródła jonów srebra oraz czynnika redukującego, ale także takiej substancji, która dodana w czasie prowadzenia reakcji redukcji zapewni trwałość suspensji liofobowej bądź to na drodze stabilizacji elektrostatycznej bądź sterycznej.The synthesis of silver nanoparticles requires the use of not only substrates in the form of a source of silver ions and a reducing agent, but also a substance that, added during the reduction reaction, will ensure the stability of the lyophobic suspension either by electrostatic or steric stabilization.

W niektórych przypadkach utleniona forma reduktora, dodanego w nadmiarze w stosunku do soli srebra może pełnić rolę stabilizującą (stabilizacja elektrostatyczna) np. synteza z wykorzystaniem borowodorku sodu, cytrynianu trisodu, taniny.In some cases, the oxidized form of the reducing agent, added in excess to the silver salt, can play a stabilizing role (electrostatic stabilization), e.g. synthesis with the use of sodium borohydride, trisodium citrate, tannin.

Jednak w większości przypadków stosuje się wysokocząsteczkowe stabilizatory organiczne, zapewniające stabilizację steryczną, która pozwala na uzyskiwanie wysokiego stężenia suspensji. Najbardziej powszechnymi związkami, stosowanymi jako czynniki stabilizujące są poliwinylopirolidon (PVP), alkohol poliwinylowy (PVA) czy chitozan.However, in most cases, high molecular weight organic stabilizers are used, ensuring steric stabilization, which allows to obtain a high concentration of the suspension. The most common compounds used as stabilizing agents are polyvinylpyrrolidone (PVP), polyvinyl alcohol (PVA) or chitosan.

Obecność wysokocząsteczkowych stabilizatorów w suspensji srebra powoduje niestety, że właściwości powierzchniowe nanocząstek są osłabiane lub maskowane, przez co wykazują mniejszą efektywność w wielu zastosowaniach praktycznych. Związane jest to głównie z brakiem możliwości utworzenia efektywnego kontaktu cząstka-powierzchnia ze względu na obecność warstewki polimeru. Wyklucza to możliwość zastosowania takich suspensji do formowania efektywnych katalizatorów, w analizie chemicznej (np. powierzchniowo wzmocniona spektroskopia ramanowska SERS), a przede wszystkim w zastosowaniach srebra koloidalnego jako czynnika antybakteryjnego, z uwagi na brak lub osłabienie kontaktu tak ustabilizowanych nanocząstek srebra z błoną bakteryjną.Unfortunately, the presence of high molecular weight stabilizers in the silver suspension causes the surface properties of nanoparticles to be weakened or masked, which makes them less effective in many practical applications. This is mainly due to the inability to create an effective particle-surface contact due to the presence of the polymer film. This excludes the possibility of using such suspensions for the formation of effective catalysts, in chemical analysis (e.g. surface enhanced Raman spectroscopy SERS), and above all in the applications of colloidal silver as an antibacterial agent, due to the lack or weakening of contact of such stabilized silver nanoparticles with the bacterial membrane.

W przeciwieństwie do tych znanych metod otrzymywania i stabilizowania suspensji nanocząstek srebra, zagadnieniem technicznym postawionym przed wynalazkiem jest wykorzystanie niskocząsteczkowych, nieorganicznych soli do otrzymywania wolnych od związków polimerycznych, stabilnych suspensji nanocząstek srebra o podwyższonych właściwościach biobójczych przez zapewnienie stabilizacji elektrostatycznej na granicy faz metal-ciecz w wyniku adsorpcji zdysocjowanych form anionowych.Contrary to those known methods of obtaining and stabilizing silver nanoparticle suspensions, the technical issue before the invention is the use of low-molecular, inorganic salts to obtain polymer-free, stable suspensions of silver nanoparticles with enhanced biocidal properties by ensuring electrostatic stabilization at the metal-liquid interface in as a result of adsorption of dissociated anionic forms.

Wiadomo jest, że do wytworzenia suspensji nanocząstek srebra metodą redukcji chemicznej można jako reduktor zastosować podfosforan (fosfinian) sodu - (NaH₂PO₂'H₂O). _{It is known that sodium hypophosphate - (NaH 2} PO ₂ 'H ₂ O) can be used as a reducing agent to prepare silver nanoparticle suspensions by chemical reduction.

PL 224 713 B1PL 224 713 B1

Jednakże wiadomo jest również, że fosforan ten jest wyłącznie reduktorem reakcji i jego forma utleniona nie może pełnić roli czynnika stabilizującego. Dlatego synteza z zastosowaniem soli srebra (np. azotanu) oraz fosfinianu sodu zawsze będzie skutkować redukcją jonowej formy srebra do formy metalicznej (Ag⁰) i jego aglomeracją, agregacją czy sedymentacją w postaci metalicznego osadu - co zostało zauważone już w pracy: A.B.R. Mayer, W.Grebner, R.Wannemacher „Preparation of silverlatex composites” J. Phys. Chem. B 2000, 104, 7278-7285.However, it is also known that this phosphate is only a reaction reducer and its oxidized form cannot act as a stabilizing agent. Therefore, synthesis with the use of silver salt (e.g. nitrate) and sodium phosphinate will always result in the reduction of the ionic form of silver to the metallic form (Ag ⁰ ) and its agglomeration, aggregation or sedimentation in the form of a metallic sediment - which has already been noticed in the work: ABR Mayer, W. Grebner, R. Wannemacher "Preparation of silverlatex composites" J. Phys. Chem. B 2000,104,7278-7285.

Z powyższego powodu, w znanych rozwiązaniach dotyczących otrzymywania stabilnych suspensji nanocząstek srebra z użyciem fosfinianu sodu jako reduktora, stosuje się jako stabilizatory wysokocząsteczkowe związki, np. jak glikol polietylenowy, polimery czy poliwinylopirolidon. Szereg informacji na temat zawartych jest w doniesieniach literaturowych:For the above reason, known solutions for the preparation of stable suspensions of silver nanoparticles with the use of sodium phosphinate as a reducing agent, use high molecular weight compounds as stabilizers, e.g. polyethylene glycol, polymers or polyvinylpyrrolidone. A lot of information on the subject is contained in the literature reports:

- Shu-Hong Zhang, Zhi-Yuan Jiang, Zhao-Xiong Xie, Xin Xu, Rong-Bin Huang, and Lan-Sun Zheng Growth of Silver Nanowires from Solutions: A Cyclic Penta-twinned-Crystal Growth Mechanism, J. Phys. Chem. B 2005, 109, 9416-9421;- Shu-Hong Zhang, Zhi-Yuan Jiang, Zhao-Xiong Xie, Xin Xu, Rong-Bin Huang, and Lan-Sun Zheng Growth of Silver Nanowires from Solutions: A Cyclic Penta-twinned-Crystal Growth Mechanism, J. Phys. Chem. B 2005, 109, 9416-9421;

- Itzik Yosef, David Avnir, Entrapment of dye molecules within submicron silver particles, J Nanopart Res (201 ) 13:3929-3937;- Itzik Yosef, David Avnir, Entrapment of dye molecules within submicron silver particles, J Nanopart Res (201) 13: 3929-3937;

- Yan-Ling Luo, Qing-Bo Wei, Feng Xu, Ya-Shao Chen, Li-Hua Fan, Chang-Hu Zhang, Assembly, characterization and swelling kinetics of Ag nanoparticles in PDMAA-g-PVA hydrogel networks, Materials Chemistry and Physics 118 (2009) 329-336;- Yan-Ling Luo, Qing-Bo Wei, Feng Xu, Ya-Shao Chen, Li-Hua Fan, Chang-Hu Zhang, Assembly, characterization and swelling kinetics of Ag nanoparticles in PDMAA-g-PVA hydrogel networks, Materials Chemistry and Physics 118 (2009) 329-336;

- E. Pradeep Jaya Sudhan and K. Shree Meenakshi, Synthesis of silver nanofluid by a novel one pot method for heat transfer applications, Indian Journal of Science and Technology, Vol. 4 No. 4 (April 2011);- E. Pradeep Jaya Sudhan and K. Shree Meenakshi, Synthesis of silver nanofluid by a novel one pot method for heat transfer applications, Indian Journal of Science and Technology, Vol. 4 No. 4 (April 2011);

- Zhihua Li, Yanwei Wang, Qianqian Yu, Significant parameters in the optimalization of synthesis of silver nanoparticles by Chemical reduction met.hod, Journal of Materials Engineering and Performance, (2010) 19: 252-256- Zhihua Li, Yanwei Wang, Qianqian Yu, Significant parameters in the optimalization of synthesis of silver nanoparticles by Chemical reduction met.hod, Journal of Materials Engineering and Performance, (2010) 19: 252-256

Nie stwierdzono natomiast ani w literaturze fachowej, ani patentowej stosowania w tym celu układów reduktor-stabilizator, zawierających fosfinian sodu i wolnych od wysokocząsteczkowych związków polimerycznych czy polielektrolitowych.However, neither in the professional literature nor in the patent application of reducing-stabilizer systems containing sodium phosphinate and free of high-molecular polymeric or polyelectrolyte compounds for this purpose has been found.

Ponieważ celem wynalazku jest opracowanie metody otrzymywania stabilnych suspensji nanocząstek srebra, wolnych od wysokocząsteczkowych związków polimerycznych czy polielektrolitowych, a wiadomo, że synteza nanocząstek srebra z wykorzystaniem podfosforanu sodu wymaga znalezienia takiego dodatkowego, niskocząsteczkowego związku, którego jony adsorbując się na granicy faz metaliczne srebro - roztwór wodny zapewnią stabilizację elektrostatyczną powstającym nanokrystalitom - to podstawowym wymaganiem jest aby dodawany związek nie wchodził w reakcję z solą srebra oraz reduktorem (w danych warunkach reakcji), tzn. był niereaktywny, a jedynie jego zdysocjowane jony miały wpływ na tworzenie się warstwy elektrostatycznej wokół powstałej nanocząstki srebra.Since the aim of the invention is to develop a method of obtaining stable suspensions of silver nanoparticles, free from high-molecular polymer or polyelectrolyte compounds, and it is known that the synthesis of silver nanoparticles using sodium hypophosphate requires finding such an additional, low-molecular compound whose ions adsorb on the interface between metallic silver - solution water will ensure electrostatic stabilization of the resulting nanocrystallites - the basic requirement is that the added compound should not react with the silver salt and the reductant (under given reaction conditions), i.e. it is non-reactive, and only its dissociated ions have an influence on the formation of an electrostatic layer around the resulting nanoparticle silver.

Okazało się nieoczekiwanie, że wymagania powyższe spełnia układ reduktor-stabilizator, w którym do syntezy oraz stabilizacji elektrostatycznej nanocząstek srebra używa się jako czynnika redukującego fosfinianu sodu, w mieszanie z innymi nieorganicznymi pochodnymi fosforanowymi (tj. heksametafosforanem sodu i ewentualnie z trójpolifosforanem sodu lub pirofosforanem sodu), używanymi jako czynniki stabilizujące.It turned out unexpectedly that the above requirements are met by a reducer-stabilizer system, in which for the synthesis and electrostatic stabilization of silver nanoparticles, sodium phosphinate is used as a reducing agent, mixed with other inorganic phosphate derivatives (i.e. sodium hexametaphosphate and possibly with sodium tripolyphosphate or sodium pyrophosphate). ), used as stabilizing agents.

Zgodnie z wynalazkiem, sposób wytwarzania stabilnych suspensji nanocząstek srebra na drodze redukcji chemicznej jonów srebra w podwyższonej temperaturze, w którym wodny roztwór soli srebra miesza się z wodnym roztworem fosforanowego reduktora oraz stabilizatora nieorganicznego, charakteryzuje się tym, że jako reduktor stosuje się fosfinian sodu w stężeniu molowym w mieszaninie reakcyjnej wynoszącym 5 do 50 mM, a najlepiej 20 do 25 mM, natomiast jako stabilizator stosuje się heksametafosforan sodu w stężeniu molowym w mieszaninie reakcyjnej wynoszącym 0,05 do 0,4 mM, zaś jako źródło jonów srebra stosuje się azotan srebra w stężeniu molowym w mieszaninie reakcyjnej wynoszącym 0,1 do 10 mM lub octan srebra w stężeniu molowym w mieszaninie reakcyjnej wynoszącym 0,1 do 20 mM, przy czym roztwór fosforanowego reduktora łączy się z fosforanowym stabilizat orem i wprowadza roztwór soli srebra, a reakcję redukcji prowadzi się w temperaturze 40-60°C, zachowując pH mieszaniny reakcyjnej w przedziale 2,3 do 3,0.According to the invention, a method for the preparation of stable suspensions of silver nanoparticles by chemical reduction of silver ions at an elevated temperature in which an aqueous solution of a silver salt is mixed with an aqueous solution of a phosphate reducing agent and an inorganic stabilizer is characterized in that sodium phosphinate is used as the reducing agent in a concentration 5 to 50 mM molar concentration in the reaction mixture, and preferably 20 to 25 mM, while sodium hexametaphosphate at a molar concentration in the reaction mixture of 0.05 to 0.4 mM is used as a stabilizer, and silver nitrate is used as the source of silver ions in the reaction mixture. a molar concentration in the reaction mixture of 0.1 to 10 mM or silver acetate in a molar concentration in the reaction mixture of 0.1 to 20 mM, the phosphate reducing agent solution being combined with the phosphate stabilizer and introducing the silver salt solution, and the reduction reaction conducted by at 40-60 ° C, keeping the pH of the reaction mixture in the range of le 2.3 to 3.0.

Okazało się ponadto nieoczekiwanie, że właściwości stabilnej suspensji nanocząstek srebra wytworzonej opisanym wyżej sposobem można modyfikować, o ile po rozpoczęciu reakcji redukcji (co można stwierdzić na podstawie zmiany barwy mieszaniny na żółtą), do mieszaniny reakcyjnej wprowadzi się dodatkowe stabilizatory fosforanowe w postaci trójpolifosforanu sodu lub pirofosforanu sodu, w takiej ilości, aby w mieszaninie reakcyjnej stężenie molowe trójpolifosforanu sodu wynosiło 0,05 doMoreover, it turned out unexpectedly that the properties of the stable suspension of silver nanoparticles prepared by the above-described method can be modified, provided that after starting the reduction reaction (which can be seen from the color change to yellow), additional phosphate stabilizers in the form of sodium tripolyphosphate are added to the reaction mixture or sodium pyrophosphate, in such an amount that the molar concentration of sodium tripolyphosphate in the reaction mixture is 0.05 to

PL 224 713 B1PL 224 713 B1

0,50 mM, a stężenie molowe pirofosforanu sodu wynosiło 0,05 do 0,30 mM. Tak wytworzone suspe nsje charakteryzują się około dwukrotnie wyższą stabilnością w czasie.0.50 mM and the molar concentration of sodium pyrophosphate was 0.05 to 0.30 mM. The suspensions prepared in this way are characterized by about two times higher stability over time.

Regulację stężenia pH środowiska reakcji można według wynalazku prowadzić z wykorzyst aniem zarówno kwasu nieorganicznego, takiego jak kwas siarkowy(VI) lub kwasu organicznego, jak kwas octowy.The control of the pH concentration of the reaction medium according to the invention can be carried out with the use of either an inorganic acid such as sulfuric (VI) acid or an organic acid such as acetic acid.

Wytworzona przedstawionym sposobem suspensja nanocząstek srebra jest stabilna w temperaturze otoczenia oraz wykazuje właściwości biobójcze przy znacznie niższym stężeniu niż znane suspensje o podobnej wielkości nanocząstek.The silver nanoparticle suspension prepared in the presented method is stable at ambient temperature and exhibits biocidal properties at a much lower concentration than known suspensions with similar nanoparticle sizes.

Przeprowadzone pomiary wykazały znacznie wyższą efektywność bakteriobójczą uzyskanych zgodnie ze sposobem suspensji nanocząstek srebra w stosunku do znanych suspensji nanocząstek srebra, stosowanych dotychczas w tych celach.The performed measurements showed a much higher bactericidal effectiveness of the silver nanoparticles obtained according to the method as compared to the known suspensions of silver nanoparticles, previously used for these purposes.

Stwierdzono, że efektywne jest zastosowanie stabilnych suspensji nanocząstek srebra, uzysk anych przy użyciu w mieszaninie reakcyjnej układu redukcyjno-stabilizacyjnego w postaci fosfinianu sodu i heksametafosforanu sodu, jako substancji do celów biobójczych, zwłaszcza bakteriobójczych, gdy stężenie nanocząstek srebra w suspensji jest nie mniejsze niż 10,30 μg/ml. Natomiast zastosowanie stabilnych suspensji nanocząstek srebra, uzyskanych przy użyciu wspomnianego układu redukcyjno-stabilizacyjnego w postaci fosfinianu sodu i heksametafosforanu sodu oraz dodatkowych stabilizatorów fosforanowych w postaci trójpolifosforanu sodu lub pirofosforanu sodu, jako substancji do celów biobójczych, zwłaszcza bakteriobójczych, jest efektywne gdy stężenie nanocząstek srebra w suspensji jest nie mniejsze niż 55 μg/ml.It has been found that it is effective to use stable suspensions of silver nanoparticles obtained by using a reduction-stabilization system in the form of sodium phosphinate and sodium hexametaphosphate in the reaction mixture as a substance for biocidal purposes, especially bactericidal, when the concentration of silver nanoparticles in the suspension is not less than 10 , 30 μg / ml. On the other hand, the use of stable suspensions of silver nanoparticles obtained with the use of the above-mentioned reduction and stabilization system in the form of sodium phosphinate and sodium hexametaphosphate and additional phosphate stabilizers in the form of sodium tripolyphosphate or sodium pyrophosphate as substances for biocidal purposes, especially bactericides, is effective when the concentration of silver nanoparticles in of the suspension is not less than 55 µg / ml.

Jako główne elementy nowości i nieoczywistości rozwiązania wymienić należy całkowite wyeliminowanie stabilizatorów polimerycznych z procesu syntezy stabilnej suspensji oraz zastosowanie jako czynnika stabilizującego heksametafosforanu sodu w mieszaninie z pirofosforanem lub trójpolifosforanem sodu - dzięki czemu otrzymano nanokompozytowy układ koloidalny o bakteriobójczych właściwościach znacznie różniących się i przewyższających właściwości znanego „czystego nanosrebra”.The main elements of novelty and non-obvious solutions include the complete elimination of polymeric stabilizers from the synthesis of a stable suspension and the use of sodium hexametaphosphate as a stabilizing agent in a mixture with sodium pyrophosphate or tripolyphosphate - thanks to which a nanocomposite colloidal system with bactericidal properties significantly different and exceeding those of the known "was obtained" pure nanosilver ".

Istotną zaletą wynalazku jest, to że opracowano efektywną metodę otrzymywania suspensji srebra koloidalnego stabilizowanych ładunkiem elektrycznym, wolnych od wysokocząsteczkowych związków organicznych, takich jak np. surfaktanty czy związki polimerowe.A significant advantage of the invention is that an effective method has been developed for the preparation of electrically stabilized colloidal silver suspensions, free from high molecular weight organic compounds, such as e.g. surfactants or polymer compounds.

Dodatkowo, manipulacja stosunkami stechiometrycznymi reagentów, a także wartością pH roztworu reakcyjnego pozwala, na regulowanie wielkości otrzymywanych nanokrystalitów srebra, co przekłada się na możliwość kontrolowania właściwości suspensji oraz ich oddziaływań z powierzchniami.In addition, manipulation of the stoichiometric ratios of the reactants, as well as the pH value of the reaction solution, allows to adjust the size of the obtained silver nanocrystallites, which translates into the possibility of controlling the properties of the suspension and their interactions with surfaces.

Dzięki eliminacji wysokocząsteczkowych związków organicznych oraz prowadzeniu procesu redukcji jonowej formy srebra do postaci metalicznej w obecności ściśle dobranego i kontrolowanego stężenia heksametafosforanu sodu przy dodatkowym wprowadzeniu trójfosforanu sodu lub pirofosforanu sodu, suspensje utrzymują przez długi czas stabilność, a na dodatek powierzchnie metaliczne na granicy faz cząstka srebra-elektrolit zachowują naturalną reaktywność warstwy atomów srebra wzbogaconą o synergistyczny wpływ zaadsorbowanych anionowych reszt fosforanowych, co jest szczegó lnie ważne w zastosowaniach biobójczych.Due to the elimination of high molecular weight organic compounds and the reduction of the ionic form of silver to a metallic form in the presence of a carefully selected and controlled concentration of sodium hexametaphosphate with the addition of sodium triphosphate or sodium pyrophosphate, the suspensions maintain stability for a long time, and the metallic surfaces at the interface of the silver particle -electrolyte retain the natural reactivity of the silver atom layer enriched with the synergistic effect of adsorbed anionic phosphate residues, which is especially important in biocidal applications.

Innymi zaletami opisanej wyżej metody otrzymywania suspensji nanocząstek srebra, jest: wyk orzystanie źródła jonów srebra w postaci dobrze rozpuszczalnych soli, zastosowanie handlowo dostę pnych, niskocząsteczkowych, nieorganicznych związków fosforanowych, a także możliwość regulowania pH mieszaniny reakcyjnej z wykorzystaniem zarówno kwasu nieorganicznego takiego jak kwas siarkowy(VI) jak i kwasu organicznego (kwasu octowego). Korzystnym też, w odniesieniu do innych, znanych metod syntezy, takich jak m.in. elektrochemicznych, sonochemicznych czy biologicznych, jest to, że proces otrzymywania suspensji nanocząstek srebra metodą redukcji chemicznej, charakteryzuje się prostotą i łatwością przeprowadzenia reakcji oraz wyeliminowaniem z procesu wysoce toksycznych rozpuszczalników organicznych i organicznych substancji stabilizujących.Other advantages of the above-described method of obtaining silver nanoparticle suspension are: the use of a source of silver ions in the form of highly soluble salts, the use of commercially available, low-molecular, inorganic phosphate compounds, and the ability to adjust the pH of the reaction mixture using both inorganic acid such as sulfuric acid (VI) and organic acid (acetic acid). Also advantageous in relation to other known synthesis methods, such as e.g. electrochemical, sonochemical or biological, is that the process of obtaining silver nanoparticle suspensions by chemical reduction is characterized by the simplicity and ease of carrying out the reaction and the elimination of highly toxic organic solvents and organic stabilizing substances from the process.

Proces oczyszczania wytworzonej zgodnie z wynalazkiem suspensji srebra z nadmiaru jonów jest łatwy do realizacji i przeprowadza się go za pomocą ultrafiltracji membranowej, z w ykorzystaniem komór filtracyjnych zaopatrzonych w membrany nitrocelulozowe lub polieterosulfonowe o kontrolowanej wielkości porów. Kontrolę postępu procesu oczyszczania może stanowić znany konduktometryc zny pomiar wartości przewodnictwa względnego przesączu.The purification of the silver suspension prepared according to the invention from excess ions is easy to carry out and is carried out by means of membrane ultrafiltration using filtration chambers equipped with nitrocellulose or polyethersulfone membranes with controlled pore sizes. The progress of the purification process can be controlled by the known conductometric measurement of the relative conductivity of the filtrate.

Podstawowymi zaletami suspensji otrzymanych zgodnie z wynalazkiem jest, ze względu na ich właściwości fizykochemiczne, możliwość zastosowania do modyfikowania powierzchni stałych, np.The main advantages of the suspensions obtained according to the invention, due to their physicochemical properties, can be used to modify solid surfaces, e.g.

PL 224 713 B1 włókien tekstylnych w celu nadania im właściwości biobójczych, powierzchni wybranych nośników, np. węglowych czy tlenkowych w celu ich wykorzystania jako potencjalnych katalizatorów o kontrolowanych właściwościach, szczególnie pożądanych w wielu reakcjach organicznych m.in. selektywnego uwodorniania. Ponadto, te suspensje mogą zostać użyte do modyfikacji powierzchni z zastosowaniem innych technik, jak np. spin coating. Dodatkowo mogą one stanowić dodatek lub modyfikator substancji płynnych, jak np. farb o właściwościach biobójczych, bioszkieł czy substancji kontrastowych. Ze względu na swoje unikatowe właściwości powierzchniowe wykazują też zastosowanie aplikacyjne w powierzchniowo wzmocnionej spektroskopii ramanowskiej (SERS), gdzie zaobserwowano znacznie silniejsze wzmocnienie sygnału pasm niż przy zastosowaniu powszechnych zoli syntezowanych z użyciem borowodorku sodu czy cytrynianu trisodu.Of textile fibers in order to provide them with biocidal properties, the surface of selected carriers, e.g. carbon or oxide, in order to use them as potential catalysts with controlled properties, especially desirable in many organic reactions, including selective hydrogenation. In addition, these suspensions can be used for surface modification using other techniques, such as spin coating. Additionally, they can be an additive or modifier of liquid substances, such as paints with biocidal properties, bioglass or contrast agents. Due to their unique surface properties, they also show application in surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS), where a much stronger amplification of the band signal was observed than when using common sols synthesized with the use of sodium borohydride or trisodium citrate.

Najistotniejszą zaletą suspensji nanocząstek srebra otrzymanych z wykorzystaniem fosforanu(l) sodu jako reduktora i heksametafosforanu sodu jako stabilizatora w obecności dodatkowych, nieorg anicznych pochodnych fosforanowych pirofosforanu sodu i trójfosforanu sodu, jest podwyższona stabilność i właściwości biobójcze regulowane poprzez dobór rodzaju soli fosforanowej, której aniony adsorbując się na powierzchni metalicznej wykazują efekt synergistyczny z biobójczymi właściwościami srebra.The most important advantage of the suspension of silver nanoparticles obtained with the use of sodium phosphate as a reducing agent and sodium hexametaphosphate as a stabilizer in the presence of additional, inorganic phosphate derivatives of sodium pyrophosphate and sodium triphosphate, is increased stability and biocidal properties regulated by the selection of the type of phosphate salt whose anions adsorb on the metallic surface show a synergistic effect with the biocidal properties of silver.

Stwierdzono poprzez badania, że minimalne stężenie bakteriobójcze (MBC - ang. Minimal Bactericidal Concentration) czyli najmniejsze stężenie nanocząstek srebra, oznaczone w warunkach in vitro, przy którym ginie 99% drobnoustrojów jest parametrem zależnym od komponentów reakcji, a udział w syntezie nanocząstek srebra dodatkowych soli fosforanowych pokaźnie obniża wartość MBC.It has been found through research that the minimum bactericidal concentration (MBC - Minimal Bactericidal Concentration), i.e. the lowest concentration of silver nanoparticles, determined in vitro, at which 99% of microorganisms die, is a parameter dependent on the reaction components, and the participation in the synthesis of silver nanoparticles of additional salts phosphate significantly lowers the MBC value.

Suspensje nanocząstek srebra, otrzymane zgodnie z wynalazkiem z wykorzystaniem wspomnianych nieorganicznych soli fosforanowych - działają biobójczo na bakterie zarówno gram(+), gram(-) oraz grzyby.Silver nanoparticle suspensions, obtained in accordance with the invention with the use of said inorganic phosphate salts, have a biocidal effect on both gram (+), gram (-) bacteria and fungi.

Szczególnie wysoką aktywność wykazują przeciwko szczepom bakterii z dodatkowymi genami, w tym na Escherichię coli z dodatkowym genem tet S, (szczep ER2566) nadającymi bioorganizmom odporność na działanie antybiotyków z grupy tetracyklin.They exhibit particularly high activity against bacterial strains with additional genes, including Escherichia coli with an additional tet S gene (strain ER2566), which make bioorganisms resistant to the action of tetracycline antibiotics.

Suspensja nanocząstek srebra otrzymana według wynalazku w obecności heksametafosforanu sodu przy dodatkowym wprowadzeniu trójpolifosforanu sodu lub pirofosforanu sodu jest stabilna w temperaturze pokojowej ponad 6 miesięcy i wykazuje działanie biobójcze (dawka MBC) przy stężeniu 55 μg/ml, podczas gdy suspensja stabilizowana heksametafosforanem sodu niszczy bakterie (dawka MBC) już na poziomie 10 μg/ml i jest stabilna do 3 miesięcy.The suspension of silver nanoparticles obtained according to the invention in the presence of sodium hexametaphosphate with the addition of sodium tripolyphosphate or sodium pyrophosphate is stable at room temperature for over 6 months and shows a biocidal effect (MBC dose) at a concentration of 55 μg / ml, while the suspension stabilized with sodium hexametaphosphate destroys bacteria ( MBC dose) as low as 10 μg / ml and is stable for up to 3 months.

Dla porównania krytyczne stężenia hydrozoli srebra, o tym samym rozkładzie wielkości nan okrystalitów, otrzymanych z wykorzystaniem powszechnie używanego reduktora borowodorku sodu lub taniny wynoszą od 165 do 180 μg/ml, a więc są dużo wyższe.For comparison, the critical concentrations of silver hydrosols, with the same nanocrystallite size distribution, obtained with the commonly used sodium borohydride or tannin reducer range from 165 to 180 μg / ml, so they are much higher.

Korzystne i unikatowe właściwości suspensji nanocząstek srebra syntezowanych w obecności nieorganicznych soli fosforanowych, w znaczący sposób odróżniają suspensje od innych hydrozoli srebra otrzymywanych w konwencjonalny sposób przy użyciu powszechnie znanych reduktorów ni eorganicznych oraz w obecności wysokocząsteczkowych stabilizatorów.The favorable and unique properties of silver nanoparticle suspensions synthesized in the presence of inorganic phosphate salts significantly distinguish the suspensions from other silver hydrosols prepared in a conventional manner with the use of commonly known non-inorganic reducing agents and in the presence of high molecular weight stabilizers.

Wynalazek w kilku praktycznych przykładach jego realizacji, został objaśniony szczegółowo w poniżej.The invention, in several practical embodiments, is explained in detail in the following.

P r z y k ł a d 1P r z k ł a d 1

Kolbę okrągłodenną o pojemności 500 ml, umieszczoną na łaźni wodnej, napełniono 320 ml wody destylowanej, której pH=2,9 ustalono za pomocą roztworu kwasu siarkowego(VI). Po ogrzaniu roztworu do temperatury T=40°C, w roztworze rozpuszczono 0,89 g fosforanu(l) sodu oraz 0,049 g heksametafosforanu sodu. Wykorzystując mieszadło mechaniczne zaopatrzone w mieszalnik kotwicowy pracujący z prędkością 300 obr./min., roztwór mieszano w zadanej temperaturze przez 10 minut. Następnie do tak przygotowanej mieszaniny redukującej dodano 100 ml wodnego roztworu azotanu srebra o stężeniu 0,01 M. Kontynuowano mieszanie, utrzymując temperaturę reakcji, przez godzinę. Otrzymaną suspensję poddano ultrafiltracji membranowej z wykorzystaniem kolumny filtracyjnej Amicon zaopatrzonej w membranę nitrocelulozową (MNW 100000). Roztwór oczyszczano do osiągnięcia przewodnictwa 15 μS/cm.A 500 ml round-bottomed flask placed in a water bath was filled with 320 ml of distilled water, the pH of which was adjusted to 2.9 with a solution of sulfuric acid (VI). After heating the solution to the temperature T = 40 ° C, 0.89 g of sodium phosphate and 0.049 g of sodium hexametaphosphate were dissolved in the solution. Using a mechanical stirrer equipped with an anchor mixer operating at a speed of 300 rpm, the solution was mixed at the set temperature for 10 minutes. Then, 100 ml of an aqueous solution of 0.01 M silver nitrate were added to the reducing mixture thus prepared. Stirring was continued while maintaining the reaction temperature for an hour. The suspension obtained was subjected to membrane ultrafiltration using an Amicon filtration column equipped with a nitrocellulose membrane (MNW 100,000). The solution was purified to a conductivity of 15 µS / cm.

P r z y k ł a d 2P r z k ł a d 2

Sposób wytwarzania nanocząstek według przykładu 1 zmieniony został tak, że pH mieszaniny reakcyjnej stabilizowano roztworem kwasu octowego.The method of producing nanoparticles according to example 1 was changed so that the pH of the reaction mixture was stabilized with an acetic acid solution.

PL 224 713 B1PL 224 713 B1

P r z y k ł a d 3P r z k ł a d 3

Sposób wytwarzania nanocząstek według przykładu 1 zmieniony został tak, że jako prekursor jonów srebra zastosowano octan srebra, temperaturę reakcji podwyższono do 60°C, a czas reakcji wydłużono do 90 minut.The method for producing nanoparticles of Example 1 was changed so that silver acetate was used as the silver ion precursor, the reaction temperature was increased to 60 ° C, and the reaction time was extended to 90 minutes.

P r z y k ł a d 4P r z k ł a d 4

Sposób wytwarzania nanocząstek według przykładu 1 zmieniony został tak, że jako prekursor jonów srebra zastosowano octan srebra, a jako kwas regulujący pH mieszaniny reakcyjnej, wykorz ystano kwas octowy.The method for producing nanoparticles of Example 1 was changed so that silver acetate was used as the silver ion precursor and acetic acid was used as the acid to adjust the pH of the reaction mixture.

P r z y k ł a d 5P r z k ł a d 5

Sposób wytwarzania nanocząstek według przykładu 1 zmieniony został tak, że 45 minut po dodaniu azotanu srebra do mieszaniny redukującej, wprowadza się do mieszaniny 10 ml roztworu pirofosforanu sodu o stężeniu 6,7 mM.The method for producing nanoparticles according to example 1 was changed so that 45 minutes after adding silver nitrate to the reducing mixture, 10 ml of a 6.7 mM sodium pyrophosphate solution was added to the mixture.

P r z y k ł a d 6P r z k ł a d 6

Sposób wytwarzania nanocząstek według przykładu 1 zmieniony został tak, że 45 minut po dodaniu azotanu srebra do mieszaniny redukującej, wprowadza się do mieszaniny 10 ml roztworu trójfosforanu sodu o stężeniu 14 mM.The method of producing nanoparticles according to example 1 was changed so that 45 minutes after adding silver nitrate to the reducing mixture, 10 ml of a 14 mM sodium triphosphate solution was added to the mixture.

P r z y k ł a d 7P r z k ł a d 7

Sposób wytwarzania nanocząstek według przykładu 2 zmieniony został tak, że 45 minut po dodaniu azotanu srebra do mieszaniny redukującej, wprowadza się do mieszaniny 10 ml roztworu pirofosforanu sodu o stężeniu 6,7 mM.The method for producing nanoparticles according to example 2 was changed so that 45 minutes after adding silver nitrate to the reducing mixture, 10 ml of a 6.7 mM sodium pyrophosphate solution was added to the mixture.

P r z y k ł a d 8P r z k ł a d 8

Sposób wytwarzania nanocząstek według przykładu 3 zmieniony został tak, że 45 minut po dodaniu azotanu srebra do mieszaniny redukującej, wprowadza się do mieszaniny 10 ml roztworu pirofosforanu sodu o stężeniu 6,7 mMThe method of producing nanoparticles according to example 3 was changed so that 45 minutes after adding silver nitrate to the reducing mixture, 10 ml of sodium pyrophosphate solution with a concentration of 6.7 mM was added to the mixture.

P r z y k ł a d 9P r z k ł a d 9

Sposób wytwarzania nanocząstek według przykładu 2 zmieniony został tak, że 45 minut po dodaniu azotanu srebra do mieszaniny redukującej, wprowadza się do mieszaniny 10 ml roztworu trójfosforanu sodu o stężeniu 14 mM.The method of producing nanoparticles according to example 2 was changed so that 45 minutes after adding silver nitrate to the reducing mixture, 10 ml of a 14 mM sodium triphosphate solution was added to the mixture.

P r z y k ł a d 10P r z k ł a d 10

Sposób wytwarzania nanocząstek według przykładu 3 zmieniony został tak, że 45 minut po dodaniu azotanu srebra do mieszaniny redukującej, wprowadza się do mieszaniny 10 ml roztworu trójfosforanu sodu o stężeniu 14 mM.The method of producing nanoparticles according to example 3 was changed so that 45 minutes after adding silver nitrate to the reducing mixture, 10 ml of a 14 mM sodium triphosphate solution was added to the mixture.

P r z y k ł a d 11P r x l a d 11

Sposób wytwarzania nanocząstek według przykładu 4 zmieniony został tak, że 45 minut po dodaniu azotanu srebra do mieszaniny redukującej, wprowadza się do mieszaniny 10 ml roztworu trójfosforanu sodu o stężeniu 14 mM.The method of producing nanoparticles according to example 4 was changed so that 45 minutes after adding silver nitrate to the reducing mixture, 10 ml of a 14 mM sodium triphosphate solution was added to the mixture.

P r z y k ł a d 12 (porównawczy)P r z k ł a d 12 (comparative)

Wytworzono suspensję nanocząstek srebra zgodnie z procedurą opisaną w publikacji: M. Oćwieja, Z. Adamczyk, M. Morga, A. Michna J. Colloid Interface Sci., 2011, 364, 39, wykorzystując jako reduktor borowodorek sodu, a jako stabilizator cytrynian trisodu.The silver nanoparticle suspension was prepared according to the procedure described in the publication: M. Oćwieja, Z. Adamczyk, M. Morga, A. Michna J. Colloid Interface Sci., 2011, 364, 39, using sodium borohydride as a reducing agent and trisodium citrate as a stabilizer. .

P r z y k ł a d 13 (porównawczy)P r z k ł a d 13 (comparative)

Kolbę okrągłodenną o pojemności 500 ml, umieszczoną na łaźni wodnej, napełniono 320 ml wody destylowanej, a następnie rozpuszczono w niej 0,062 g azotanu srebra. Wykorzystując mieszadło mechaniczne zaopatrzone w mieszalnik kotwicowy pracujący z prędkością 300 obr/min., roztwór mieszano w temperaturze 25°C przez 10 minut. Następnie do źródła jonów srebra dodano 40 ml ro ztworu taniny o stężeniu 0,59 mM. Kontynuowano mieszanie przez kolejne 10 minut. W końcowym etapie syntezy do mieszaniny reakcyjnej dodano 80 μl roztworu wody amoniakalnej o stężeniu 25%.A 500 ml round bottom flask placed in a water bath was filled with 320 ml of distilled water, and then 0.062 g of silver nitrate was dissolved therein. Using a mechanical stirrer equipped with an anchor mixer operating at 300 rpm, the solution was stirred at 25 ° C for 10 minutes. Then 40 ml of a 0.59 mM tannin solution was added to the silver ion source. Stirring was continued for another 10 minutes. In the final stage of the synthesis, 80 μl of a 25% ammonia water solution was added to the reaction mixture.

P r z y k ł a d 14P r z k ł a d 14

Własności biobójcze suspensji nanocząstek srebra scharakteryzowano w oparciu o parametr MBC (Minimal Bactericidal Concentration), wyznaczony standardową metodą oznaczania właściwości bakteriobójczych - metodą seryjnych rozcieńczeń. Do przeprowadzonych analiz wyselekcjonowano szczep bakterii Gram-ujemnej (powszechnie wykorzystywany w badaniach laboratoryjnych) - pałeczki okrężnicy Escherichia coli z dodatkowym genem oporności na tetracykliny.The biocidal properties of silver nanoparticle suspensions were characterized on the basis of the MBC (Minimal Bactericidal Concentration) parameter, determined by the standard method for determining bactericidal properties - the serial dilution method. For the analyzes performed, a strain of gram-negative bacteria (commonly used in laboratory tests) - Escherichia coli coli with an additional tetracycline resistance gene was selected.

Hodowla macierzysta bakterii do wyznaczonych badań, została przygotowana przez zawieszenie 1 kolonii bakteryjnej w 40 ml medium LB (Luria Broth) i prowadzona w 37°C przez 24 h. Z hodowli macierzystej przygotowano docelową hodowlę bakteryjną, którą prowadzono także w 37°C do osiąPL 224 713 B1 gnięcia gęstości optycznej OD=1 (mierzonej spektrofotometrycznie przy długości fali 600 nm). Z wartości OD obliczono wyjściową ilość komórek na podstawie wcześniej przygotowanej krzywej standardowej (zależności wartości OD od ilości komórek na ml).The mother culture of the bacteria for the designated tests was prepared by suspending 1 bacterial colony in 40 ml of LB medium (Luria Broth) and carried out at 37 ° C for 24 hours. The target bacterial culture was prepared from the mother culture, which was also carried out at 37 ° C to the axisPL 224 713 B1 optical density OD = 1 (measured spectrophotometrically at 600 nm). From the OD value, the starting number of cells was calculated on the basis of the previously prepared standard curve (dependence of the OD value on the number of cells per ml).

Następnie sporządzono w medium Mueller-Hinton Broth (medium stosowane w testach antybakteryjnych) serię próbek z kolejnymi rozcieńczeniami hydrozoli nanocząstek srebra (od 0,5 ppm do 360 ppm). Do każdej próbki z nanocząstkami oraz do próbki kontrolnej, którą stanowiło to samo m edium bez nanocząstek srebra, dodawano zawiesinę komórek bakteryjnych o stężeniu 1x10 kom/ml i inkubowano w 37°C przez 16 h.Then, a series of samples was prepared in Mueller-Hinton Broth (the medium used in antibacterial tests) with successive dilutions of silver nanoparticle hydrosols (from 0.5 ppm to 360 ppm). To each sample with nanoparticles and to the control sample, which was the same method without silver nanoparticles, a suspension of bacterial cells was added at a concentration of 1x10 µm / ml and incubated at 37 ° C for 16 h.

Po tym czasie inkubacji z zawiesiny komórek przygotowano po 3 rozcieńczenia i wysiewano w 2 powtórzeniach na szalki Petriego z agarozową pożywką. Szalki Petriego inkubowano w 37°C przez 24 h i następnie liczono wyrosłe kolonie bakteryjne.After this incubation time, the cell suspension was prepared in 3 dilutions and plated in duplicate in Petri dishes with agarose medium. Petri dishes were incubated at 37 ° C for 24 h and then the grown bacterial colonies were counted.

Ilość kolonii wyrosłych na szalkach kontrolnych uznawano jako 100% przeżywalności. Z szalek, na których wyrosło mniej niż 1% kolonii w porównaniu do próbek kontrolnych wyznaczano dawkę MBC.The number of colonies grown on the control dishes was taken as 100% survival. The MBC dose was determined from the dishes which grew less than 1% of colonies as compared to the control samples.

W tabeli poniżej zestawiono uzyskane wyniki właściwości biobójczych suspensji nanocząstek srebra otrzymanych sposobem według wynalazku w porównaniu do suspensji nanocząstek srebra otrzymanych z wykorzystaniem powszechnie używanych odczynników.The table below summarizes the obtained results of the biocidal properties of the silver nanoparticle suspension obtained by the method according to the invention in comparison to the silver nanoparticle suspension obtained with the use of commonly used reagents.

Suspensja nanocząstek srebra Silver nanoparticle suspension Stężenie nanocząstek srebra [pg/ml] Concentration of silver nanoparticles [pg / ml] przeżywalności bakterii [%] survival rate of bacteria [%] R/S-fosfinian sodu/heksametafosforan sodu - Przykład 1 R / S-Sodium phosphinate / Sodium hexametaphosphate - Example 1 5,16 5.16 27 27 R/S-fisfinian sodu/heksametafosforan sodu - Przykład 1 R / S-Sodium Phosphinate / Sodium Hexametaphosphate - Example 1 MBC = 10,30 MBC = 10.30 1,27 1.27 R/S-fosfinian sodu/ heksametafosforan +trójpolifosforan sodu - Przykład 6 R / S-Sodium phosphinate / hexametaphosphate + sodium tripolyphosphate - Example 6 41,25 41.25 33,9 33.9 R/S-fosfinian sodu/ heksametafosforan +trójpolifosforan sodu - Przykład 6 R / S-sodium phosphinate / hexametaphosphate + sodium tripolyphosphate - Example 6 MBC = 55 MBC = 55 1,07 1.07 R/S-borowodorek sodu/cytrynian sodu - Przykład porównawczy R / S-Sodium Borohydride / Sodium Citrate - Comparative Example 82,5 82.5 57,64 57.64 R/S-borowodorek sodu/cytrynian sodu - Przykład porównawczy R / S-Sodium Borohydride / Sodium Citrate - Comparative Example MBC = 165 MBC = 165 1,46 1.46 R/S-tanina/tanina - Przykład porównawczy R / S-tannin / tannin - Comparative example 90 90 60,78 60.78 R/S-tanina/tanina - Przykład porównawczy R / S-tannin / tannin - Comparative example MBC = 180 MBC = 180 1 1

Użyte w tabeli litery R - oznaczają reduktor, a litery S - stabilizator nanocząstek srebra.The letters R used in the table mean the reducer, and the letters S - the stabilizer of silver nanoparticles.

Zrozumiałym jest, że zaprezentowanych powyżej przykładów nie należy uważać za ograniczenia zakresu ochrony wynalazku ani za zawężenie jego istoty, gdyż są one tylko ilustracją praktycznych możliwości zrealizowania rozwiązania.It is understood that the examples presented above should not be considered as a limitation of the scope of protection of the invention or as a restriction of its essence, as they are only an illustration of the practical possibilities of implementing the solution.

Claims

Patent claims

1. A method of producing stable suspensions of silver nanoparticles by chemical reduction of silver ions at an elevated temperature, in which an aqueous solution of a silver salt is mixed with an aqueous solution of a phosphate reducing agent and an inorganic stabilizer, characterized in that sodium phosphinate is used as the reducing agent in a molar concentration in the reaction mixture is 5 to 50 mM, preferably 20 to 25 mM, and the stabilizer is sodium hexametaphosphate at a molar concentration in the reaction mixture of 0.05 to 0.4 mM, and silver nitrate at a molar concentration is used as the source of silver ions in the reaction mixture of 0.1 to 10 mM or silver acetate at a molar concentration in the reaction mixture of 0.1 to 20 mM, the phosphate reducing agent solution being combined with the phosphate stabilizer and introduced into the

The mixture is a silver salt solution and the reduction reaction is carried out at a temperature of 40-60 ° C, maintaining the pH of the reaction mixture in the range of 2.3 to 3.0.

2. The method according to p. The process of claim 1, characterized in that, after the reduction reaction has started, additional phosphate stabilizers in the form of sodium tripolyphosphate or sodium pyrophosphate are added in such an amount that the molar concentration of sodium tripolyphosphate in the reaction mixture is 0.05 to 0.50 mM, and the molar concentration of sodium pyrophosphate was 0.05. up to 0.30 mM.

3. The method according to p. The process of claim 1 or 2, characterized in that the adjustment of the pH of the medium is carried out with sulfuric acid (VI).

4. The method according to p. The process of claim 1 or 2, characterized in that the adjustment of the pH of the medium is carried out with acetic acid.

5. The use of stable silver nanoparticle suspensions obtained by the method of claim 1 1 as substances for biocidal purposes, especially bactericides, in which the concentration of silver nanoparticles in the suspension is not less than 10.30 gg / ml.

6. The use of stable suspensions of silver nanoparticles obtained by the method as defined in claim 2 as substances for biocidal purposes, especially bactericides, in which the concentration of silver nanoparticles in the suspension is not less than 55 gg / ml.