PL224713B1 - Sposób wytwarzania stabilnych suspensji nanocząstek srebra oraz zastosowanie stabilnych suspensji nanocząstek srebra do celów biobójczych - Google Patents
Sposób wytwarzania stabilnych suspensji nanocząstek srebra oraz zastosowanie stabilnych suspensji nanocząstek srebra do celów biobójczychInfo
- Publication number
- PL224713B1 PL224713B1 PL401528A PL40152812A PL224713B1 PL 224713 B1 PL224713 B1 PL 224713B1 PL 401528 A PL401528 A PL 401528A PL 40152812 A PL40152812 A PL 40152812A PL 224713 B1 PL224713 B1 PL 224713B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- silver
- reaction mixture
- sodium
- nanoparticles
- molar concentration
- Prior art date
Links
Landscapes
- Agricultural Chemicals And Associated Chemicals (AREA)
- Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
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.
Description
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania stabilnych suspensji nanocząstek srebra oraz zastosowanie takich stabilnych suspensji nanocząstek srebra jako substancji do celów biobójczych, zwłaszcza bakteriobójczych.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
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.
Wiadomo jest, że do wytworzenia suspensji nanocząstek srebra metodą redukcji chemicznej można jako reduktor zastosować podfosforan (fosfinian) sodu - (NaH2PO2'H2O).
PL 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.
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:
- 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;
- 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);
- 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.
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.
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.
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.
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 do
PL 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.
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.
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.
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.
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.
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”.
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.
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.
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.
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.
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.
Podstawowymi zaletami suspensji otrzymanych zgodnie z wynalazkiem jest, ze względu na ich właściwości fizykochemiczne, możliwość zastosowania do modyfikowania powierzchni stałych, np.
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.
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.
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.
Suspensje nanocząstek srebra, otrzymane zgodnie z wynalazkiem z wykorzystaniem wspomnianych nieorganicznych soli fosforanowych - działają biobójczo na bakterie zarówno gram(+), gram(-) oraz grzyby.
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.
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.
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.
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.
Wynalazek w kilku praktycznych przykładach jego realizacji, został objaśniony szczegółowo w poniżej.
P r z y 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.
P r z y k ł a d 2
Sposób wytwarzania nanocząstek według przykładu 1 zmieniony został tak, że pH mieszaniny reakcyjnej stabilizowano roztworem kwasu octowego.
PL 224 713 B1
P r z y 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.
P r z y 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.
P r z y 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.
P r z y 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.
P r z y 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.
P r z y 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 mM
P r z y 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.
P r z y 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.
P r z y k ł 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.
P r z y k ł a d 12 (porównawczy)
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.
P r z y k ł a d 13 (porównawczy)
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%.
P r z y 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.
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).
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.
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.
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.
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.
| Suspensja nanocząstek srebra | Stężenie nanocząstek srebra [pg/ml] | przeżywalności bakterii [%] |
| R/S-fosfinian sodu/heksametafosforan sodu - Przykład 1 | 5,16 | 27 |
| R/S-fisfinian sodu/heksametafosforan sodu - Przykład 1 | MBC = 10,30 | 1,27 |
| R/S-fosfinian sodu/ heksametafosforan +trójpolifosforan sodu - Przykład 6 | 41,25 | 33,9 |
| R/S-fosfinian sodu/ heksametafosforan +trójpolifosforan sodu - Przykład 6 | MBC = 55 | 1,07 |
| R/S-borowodorek sodu/cytrynian sodu - Przykład porównawczy | 82,5 | 57,64 |
| R/S-borowodorek sodu/cytrynian sodu - Przykład porównawczy | MBC = 165 | 1,46 |
| R/S-tanina/tanina - Przykład porównawczy | 90 | 60,78 |
| R/S-tanina/tanina - Przykład porównawczy | MBC = 180 | 1 |
Użyte w tabeli litery R - oznaczają reduktor, a litery S - stabilizator nanocząstek srebra.
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.
Claims (6)
- Zastrzeżenia patentowe1. 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, znamienny 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 stabilizatorem i wprowadza doPL 224 713 B1 ich mieszaniny roztwór soli srebra, a reakcję redukcji prowadzi się w temperaturze 40-60°C, zachowując pH mieszaniny reakcyjnej w przedziale 2,3 do 3,0.
- 2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że do mieszaniny reakcyjnej wprowadza się po rozpoczęciu reakcji redukcji, dodatkowe stabilizatory fosforanowe w postaci trójpolifosforanu sodu lub pirofosforanu sodu, w takiej ilości, aby w mieszaninie reakcyjnej stężenie molowe trójpolifosforanu sodu wynosiło 0,05 do 0,50 mM, a stężenie molowe pirofosforanu sodu wynosiło 0,05. do 0,30 mM.
- 3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że regulację pH środowiska prowadzi się kwasem siarkowym(VI).
- 4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że regulację pH środowiska prowadzi się kwasem octowym.
- 5. Zastosowanie stabilnych suspensji nanocząstek-srebra uzyskanych sposobem określonym w zastrz. 1 jako substancji do celów biobójczych, zwłaszcza bakteriobójczych, w którym stężenie nanocząstek srebra w suspensji jest nie mniejsze niż 10,30 gg/ml.
- 6. Zastosowanie stabilnych suspensji nanocząstek srebra uzyskanych sposobem określonym w zastrz. 2 jako substancji do celów biobójczych, zwłaszcza bakteriobójczych, w którym stężenie nanocząstek srebra w suspensji jest nie mniejsze niż 55 gg/ml.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL401528A PL224713B1 (pl) | 2012-11-08 | 2012-11-08 | Sposób wytwarzania stabilnych suspensji nanocząstek srebra oraz zastosowanie stabilnych suspensji nanocząstek srebra do celów biobójczych |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL401528A PL224713B1 (pl) | 2012-11-08 | 2012-11-08 | Sposób wytwarzania stabilnych suspensji nanocząstek srebra oraz zastosowanie stabilnych suspensji nanocząstek srebra do celów biobójczych |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL401528A1 PL401528A1 (pl) | 2014-05-12 |
| PL224713B1 true PL224713B1 (pl) | 2017-01-31 |
Family
ID=50636969
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL401528A PL224713B1 (pl) | 2012-11-08 | 2012-11-08 | Sposób wytwarzania stabilnych suspensji nanocząstek srebra oraz zastosowanie stabilnych suspensji nanocząstek srebra do celów biobójczych |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL224713B1 (pl) |
-
2012
- 2012-11-08 PL PL401528A patent/PL224713B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL401528A1 (pl) | 2014-05-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shi et al. | Enhanced colloidal stability and antibacterial performance of silver nanoparticles/cellulose nanocrystal hybrids | |
| CN101677530B (zh) | 抗微生物材料 | |
| Luo et al. | Facile synthesis of novel size-controlled antibacterial hybrid spheres using silver nanoparticles loaded with poly-dopamine spheres | |
| Samadi et al. | Synthesis and antimicrobial effects of silver nanoparticles produced by chemical reduction method | |
| Ahmad et al. | Significant improvement in antibacterial property of ZIF-8 decorated graphene oxide by post-synthetic modification process | |
| Abudabbus et al. | In situ electrochemical synthesis of silver-doped poly (vinyl alcohol)/graphene composite hydrogels and their physico-chemical and thermal properties | |
| CN104770395B (zh) | 金属纳米颗粒掺杂的抗菌剂及其制备和使用方法 | |
| Wattanodorn et al. | Antibacterial anionic waterborne polyurethanes/Ag nanocomposites with enhanced mechanical properties | |
| JP2013503124A (ja) | ナノ銀−酸化亜鉛組成物 | |
| EP2515642B1 (en) | Nanoparticles with fungicidal properties, a process for their preparation and their use in the manufacture of different articles. | |
| US20130331257A1 (en) | Method for producing micro-nano combined active systems | |
| Wu et al. | Preparation and antibacterial effects of Ag/AgCl-doped quaternary ammonium-modified silicate hybrid antibacterial material | |
| Kang et al. | Green synthesis and antimicrobial activity of silver chloride nanoparticles stabilized with chitosan oligomer | |
| Roy et al. | Biomimetic synthesis of nanocrystalline silver sol using cysteine: stability aspects and antibacterial activities | |
| Nuti et al. | Engineered nanostructured materials for ofloxacin delivery | |
| Chinthamreddy et al. | ‘Biopolymer-PAA and surfactant-CTAB assistant solvothermal synthesis of Zn-based MOFs: Design, characterization for removal of toxic dyes, copper and their biological activities | |
| US11974875B2 (en) | Methods for producing silver-amended carbon materials | |
| Wu et al. | One-step in situ assembly of size-controlled silver nanoparticles on polyphenol-grafted collagen fiber with enhanced antibacterial properties | |
| RU2609176C2 (ru) | Монодисперсный коллоидный водный раствор ионов серебра, обладающий антимикробным и антитоксическим действием (варианты), и способы их получения | |
| Herdman et al. | Impact of structural changes in heteroleptic bismuth phosphinates on their antibacterial activity in Bi-nanocellulose composites | |
| KR20090021954A (ko) | 은 나노입자 콜로이드의 제조방법 및 이에 따른 은나노입자 콜로이드 | |
| Suryanto et al. | Chlorella vulgaris-mediated nanosilver synthesis with chitosan capping agent | |
| PL224713B1 (pl) | Sposób wytwarzania stabilnych suspensji nanocząstek srebra oraz zastosowanie stabilnych suspensji nanocząstek srebra do celów biobójczych | |
| RU2601757C1 (ru) | Композиция бинарной коллоидной смеси наноструктурных частиц серебра и ионов серебра в стабилизаторе, обладающая антимикробным и антитоксическим действием (варианты) и способ ее получения | |
| Thakur et al. | Metal-organic frameworks (MOFs) for sustainable water disinfection: Synthesis, characterization, and antimicrobial properties |