PL240969B1 - Sposób otrzymywania mikro lub nanocząstkowego szkła bioaktywnego - Google Patents
Sposób otrzymywania mikro lub nanocząstkowego szkła bioaktywnego Download PDFInfo
- Publication number
- PL240969B1 PL240969B1 PL419752A PL41975216A PL240969B1 PL 240969 B1 PL240969 B1 PL 240969B1 PL 419752 A PL419752 A PL 419752A PL 41975216 A PL41975216 A PL 41975216A PL 240969 B1 PL240969 B1 PL 240969B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- ions
- aqueous solution
- sodium
- copper
- mol
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 69
- 239000005313 bioactive glass Substances 0.000 title claims abstract description 19
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 title claims abstract description 18
- 239000011859 microparticle Substances 0.000 title claims abstract description 6
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 84
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 45
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 42
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 40
- -1 gold ions Chemical class 0.000 claims abstract description 37
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 32
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 22
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 21
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims abstract description 21
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 18
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 17
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 16
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 16
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 15
- 238000001027 hydrothermal synthesis Methods 0.000 claims abstract description 12
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 claims abstract description 10
- 239000010931 gold Substances 0.000 claims abstract description 10
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims abstract description 8
- AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L calcium dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ca+2] AXCZMVOFGPJBDE-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 8
- 239000000920 calcium hydroxide Substances 0.000 claims abstract description 8
- 229910001861 calcium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 7
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims abstract description 7
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 229910001392 phosphorus oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- VSAISIQCTGDGPU-UHFFFAOYSA-N tetraphosphorus hexaoxide Chemical compound O1P(O2)OP3OP1OP2O3 VSAISIQCTGDGPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 34
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 28
- 229910001868 water Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 21
- YWEUIGNSBFLMFL-UHFFFAOYSA-N diphosphonate Chemical compound O=P(=O)OP(=O)=O YWEUIGNSBFLMFL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N phosphorus pentoxide Inorganic materials O1P(O2)(=O)OP3(=O)OP1(=O)OP2(=O)O3 DLYUQMMRRRQYAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 18
- ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N Calcium oxide Chemical compound [Ca]=O ODINCKMPIJJUCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 235000019799 monosodium phosphate Nutrition 0.000 claims description 15
- AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M sodium dihydrogen phosphate Chemical compound [Na+].OP(O)([O-])=O AJPJDKMHJJGVTQ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 15
- KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N sodium oxide Chemical compound [O-2].[Na+].[Na+] KKCBUQHMOMHUOY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M sodium fluoride Chemical compound [F-].[Na+] PUZPDOWCWNUUKD-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 14
- 229910002651 NO3 Inorganic materials 0.000 claims description 13
- NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N Nitrate Chemical compound [O-][N+]([O-])=O NHNBFGGVMKEFGY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L copper(II) chloride Chemical compound Cl[Cu]Cl ORTQZVOHEJQUHG-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 8
- SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N silver(1+) nitrate Chemical compound [Ag+].[O-]N(=O)=O SQGYOTSLMSWVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 239000011775 sodium fluoride Substances 0.000 claims description 7
- 235000013024 sodium fluoride Nutrition 0.000 claims description 7
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 claims description 6
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 claims description 6
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 6
- 239000002082 metal nanoparticle Substances 0.000 claims description 6
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L copper(II) sulfate Chemical compound [Cu+2].[O-][S+2]([O-])([O-])[O-] ARUVKPQLZAKDPS-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 5
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 5
- JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N Cu2+ Chemical compound [Cu+2] JPVYNHNXODAKFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004115 Sodium Silicate Substances 0.000 claims description 4
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 claims description 4
- LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N gallic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910001512 metal fluoride Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 claims description 4
- 229910000403 monosodium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 4
- 235000019795 sodium metasilicate Nutrition 0.000 claims description 4
- 239000001488 sodium phosphate Substances 0.000 claims description 4
- NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N sodium silicate Chemical compound [Na+].[Na+].[O-][Si]([O-])=O NTHWMYGWWRZVTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052911 sodium silicate Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims description 4
- ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N zinc nitrate Chemical compound [Zn+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ONDPHDOFVYQSGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N zirconium(iv) silicate Chemical compound [Zr+4].[O-][Si]([O-])([O-])[O-] GFQYVLUOOAAOGM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- TUSDEZXZIZRFGC-UHFFFAOYSA-N 1-O-galloyl-3,6-(R)-HHDP-beta-D-glucose Natural products OC1C(O2)COC(=O)C3=CC(O)=C(O)C(O)=C3C3=C(O)C(O)=C(O)C=C3C(=O)OC1C(O)C2OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 TUSDEZXZIZRFGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910021592 Copper(II) chloride Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000001263 FEMA 3042 Substances 0.000 claims description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 claims description 3
- LRBQNJMCXXYXIU-PPKXGCFTSA-N Penta-digallate-beta-D-glucose Natural products OC1=C(O)C(O)=CC(C(=O)OC=2C(=C(O)C=C(C=2)C(=O)OC[C@@H]2[C@H]([C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)O2)OC(=O)C=2C=C(OC(=O)C=3C=C(O)C(O)=C(O)C=3)C(O)=C(O)C=2)O)=C1 LRBQNJMCXXYXIU-PPKXGCFTSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 claims description 3
- LRBQNJMCXXYXIU-QWKBTXIPSA-N gallotannic acid Chemical compound OC1=C(O)C(O)=CC(C(=O)OC=2C(=C(O)C=C(C=2)C(=O)OC[C@H]2[C@@H]([C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)O2)OC(=O)C=2C=C(OC(=O)C=3C=C(O)C(O)=C(O)C=3)C(O)=C(O)C=2)O)=C1 LRBQNJMCXXYXIU-QWKBTXIPSA-N 0.000 claims description 3
- 235000015523 tannic acid Nutrition 0.000 claims description 3
- 229940033123 tannic acid Drugs 0.000 claims description 3
- 229920002258 tannic acid Polymers 0.000 claims description 3
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 claims description 3
- KEZYHIPQRGTUDU-UHFFFAOYSA-N 2-[dithiocarboxy(methyl)amino]acetic acid Chemical compound SC(=S)N(C)CC(O)=O KEZYHIPQRGTUDU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- CQVDKGFMVXRRAI-UHFFFAOYSA-J Cl[Au](Cl)(Cl)Cl Chemical compound Cl[Au](Cl)(Cl)Cl CQVDKGFMVXRRAI-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 2
- AFSDNFLWKVMVRB-UHFFFAOYSA-N Ellagic acid Chemical compound OC1=C(O)C(OC2=O)=C3C4=C2C=C(O)C(O)=C4OC(=O)C3=C1 AFSDNFLWKVMVRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- ATJXMQHAMYVHRX-CPCISQLKSA-N Ellagic acid Natural products OC1=C(O)[C@H]2OC(=O)c3cc(O)c(O)c4OC(=O)C(=C1)[C@H]2c34 ATJXMQHAMYVHRX-CPCISQLKSA-N 0.000 claims description 2
- 229920002079 Ellagic acid Polymers 0.000 claims description 2
- ABBQHOQBGMUPJH-UHFFFAOYSA-M Sodium salicylate Chemical compound [Na+].OC1=CC=CC=C1C([O-])=O ABBQHOQBGMUPJH-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N Zinc dication Chemical compound [Zn+2] PTFCDOFLOPIGGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 2
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910001431 copper ion Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000366 copper(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N diammonium hydrogen phosphate Chemical compound [NH4+].[NH4+].OP([O-])([O-])=O MNNHAPBLZZVQHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910000388 diammonium phosphate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000019838 diammonium phosphate Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 235000004132 ellagic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- 229960002852 ellagic acid Drugs 0.000 claims description 2
- 239000012467 final product Substances 0.000 claims description 2
- 150000002221 fluorine Chemical class 0.000 claims description 2
- 235000004515 gallic acid Nutrition 0.000 claims description 2
- 229940074391 gallic acid Drugs 0.000 claims description 2
- FAARLWTXUUQFSN-UHFFFAOYSA-N methylellagic acid Natural products O1C(=O)C2=CC(O)=C(O)C3=C2C2=C1C(OC)=C(O)C=C2C(=O)O3 FAARLWTXUUQFSN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- VZOPRCCTKLAGPN-ZFJVMAEJSA-L potassium;sodium;(2r,3r)-2,3-dihydroxybutanedioate;tetrahydrate Chemical compound O.O.O.O.[Na+].[K+].[O-]C(=O)[C@H](O)[C@@H](O)C([O-])=O VZOPRCCTKLAGPN-ZFJVMAEJSA-L 0.000 claims description 2
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 2
- JXOHGGNKMLTUBP-HSUXUTPPSA-N shikimic acid Chemical compound O[C@@H]1CC(C(O)=O)=C[C@@H](O)[C@H]1O JXOHGGNKMLTUBP-HSUXUTPPSA-N 0.000 claims description 2
- JXOHGGNKMLTUBP-JKUQZMGJSA-N shikimic acid Natural products O[C@@H]1CC(C(O)=O)=C[C@H](O)[C@@H]1O JXOHGGNKMLTUBP-JKUQZMGJSA-N 0.000 claims description 2
- 229910001961 silver nitrate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011734 sodium Substances 0.000 claims description 2
- 239000001476 sodium potassium tartrate Substances 0.000 claims description 2
- 235000011006 sodium potassium tartrate Nutrition 0.000 claims description 2
- 229960004025 sodium salicylate Drugs 0.000 claims description 2
- 150000004685 tetrahydrates Chemical class 0.000 claims description 2
- 229910052845 zircon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- DUNKXUFBGCUVQW-UHFFFAOYSA-J zirconium tetrachloride Chemical compound Cl[Zr](Cl)(Cl)Cl DUNKXUFBGCUVQW-UHFFFAOYSA-J 0.000 claims description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 125000004436 sodium atom Chemical group 0.000 claims 1
- VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N sodium nitrate Chemical compound [Na+].[O-][N+]([O-])=O VWDWKYIASSYTQR-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract 2
- 125000001153 fluoro group Chemical class F* 0.000 abstract 1
- 235000010344 sodium nitrate Nutrition 0.000 abstract 1
- 239000004317 sodium nitrate Substances 0.000 abstract 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 22
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 19
- 239000000463 material Substances 0.000 description 17
- BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N calcium oxide Chemical compound [O-2].[Ca+2] BRPQOXSCLDDYGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 239000000292 calcium oxide Substances 0.000 description 13
- 230000000975 bioactive effect Effects 0.000 description 10
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 9
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 9
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 9
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 8
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 7
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 7
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 7
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 description 6
- 229910052588 hydroxylapatite Inorganic materials 0.000 description 6
- XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;hydroxide;triphosphate Chemical compound [OH-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O XYJRXVWERLGGKC-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 6
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 5
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 5
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 5
- 239000005365 phosphate glass Substances 0.000 description 5
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 5
- 210000001519 tissue Anatomy 0.000 description 5
- 241001103617 Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442 Species 0.000 description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 4
- 230000003385 bacteriostatic effect Effects 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 4
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 229910001415 sodium ion Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 description 4
- QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N Copper oxide Chemical compound [Cu]=O QPLDLSVMHZLSFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M Fluoride anion Chemical compound [F-] KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 229910052586 apatite Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000005312 bioglass Substances 0.000 description 3
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 3
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 3
- 229910001424 calcium ion Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D pentacalcium;fluoride;triphosphate Chemical compound [F-].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O.[O-]P([O-])([O-])=O VSIIXMUUUJUKCM-UHFFFAOYSA-D 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 3
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 description 3
- 239000000120 Artificial Saliva Substances 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000005751 Copper oxide Substances 0.000 description 2
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 2
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000431 copper oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 2
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 2
- 208000002925 dental caries Diseases 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 2
- 239000007943 implant Substances 0.000 description 2
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N iron oxide Inorganic materials [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 2
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000008188 pellet Substances 0.000 description 2
- CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N potassium oxide Chemical compound [O-2].[K+].[K+] CHWRSCGUEQEHOH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 2
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 2
- 239000012798 spherical particle Substances 0.000 description 2
- 239000006150 trypticase soy agar Substances 0.000 description 2
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- IIZPXYDJLKNOIY-JXPKJXOSSA-N 1-palmitoyl-2-arachidonoyl-sn-glycero-3-phosphocholine Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC(=O)OC[C@H](COP([O-])(=O)OCC[N+](C)(C)C)OC(=O)CCC\C=C/C\C=C/C\C=C/C\C=C/CCCCC IIZPXYDJLKNOIY-JXPKJXOSSA-N 0.000 description 1
- 241000228212 Aspergillus Species 0.000 description 1
- 101100283604 Caenorhabditis elegans pigk-1 gene Proteins 0.000 description 1
- BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N Calcium cation Chemical compound [Ca+2] BHPQYMZQTOCNFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000222120 Candida <Saccharomycetales> Species 0.000 description 1
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 241000192125 Firmicutes Species 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XVNRSQASUCMHGX-UHFFFAOYSA-N O[Si](O)(O)O.OP(O)(O)=O Chemical compound O[Si](O)(O)O.OP(O)(O)=O XVNRSQASUCMHGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 241000235070 Saccharomyces Species 0.000 description 1
- FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N Silver ion Chemical compound [Ag+] FOIXSVOLVBLSDH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 239000012670 alkaline solution Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 239000004599 antimicrobial Substances 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 239000002473 artificial blood Substances 0.000 description 1
- 230000003851 biochemical process Effects 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 230000002599 biostatic effect Effects 0.000 description 1
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 1
- 230000010478 bone regeneration Effects 0.000 description 1
- 230000002308 calcification Effects 0.000 description 1
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 1
- JUNWLZAGQLJVLR-UHFFFAOYSA-J calcium diphosphate Chemical compound [Ca+2].[Ca+2].[O-]P([O-])(=O)OP([O-])([O-])=O JUNWLZAGQLJVLR-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 210000000845 cartilage Anatomy 0.000 description 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 1
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 description 1
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N ceric oxide Chemical compound O=[Ce]=O CETPSERCERDGAM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000420 cerium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- DRVWBEJJZZTIGJ-UHFFFAOYSA-N cerium(3+);oxygen(2-) Chemical class [O-2].[O-2].[O-2].[Ce+3].[Ce+3] DRVWBEJJZZTIGJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000422 cerium(IV) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003889 chemical engineering Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000013270 controlled release Methods 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 229910052593 corundum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002178 crystalline material Substances 0.000 description 1
- 210000003298 dental enamel Anatomy 0.000 description 1
- 210000004268 dentin Anatomy 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 229910000393 dicalcium diphosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- DEPUMLCRMAUJIS-UHFFFAOYSA-N dicalcium;disodium;dioxido(oxo)silane Chemical group [Na+].[Na+].[Ca+2].[Ca+2].[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O.[O-][Si]([O-])=O DEPUMLCRMAUJIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 1
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000000802 evaporation-induced self-assembly Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 229910052587 fluorapatite Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002222 fluorine compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017053 inorganic salt Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000005342 ion exchange Methods 0.000 description 1
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N iron(III) oxide Inorganic materials O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002045 lasting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000787 lecithin Substances 0.000 description 1
- 235000010445 lecithin Nutrition 0.000 description 1
- 229940067606 lecithin Drugs 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012009 microbiological test Methods 0.000 description 1
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 210000000214 mouth Anatomy 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 1
- 230000000399 orthopedic effect Effects 0.000 description 1
- 210000000963 osteoblast Anatomy 0.000 description 1
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 1
- 231100000255 pathogenic effect Toxicity 0.000 description 1
- 239000008194 pharmaceutical composition Substances 0.000 description 1
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 210000002381 plasma Anatomy 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 235000010482 polyoxyethylene sorbitan monooleate Nutrition 0.000 description 1
- 229920000053 polysorbate 80 Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000008092 positive effect Effects 0.000 description 1
- NOTVAPJNGZMVSD-UHFFFAOYSA-N potassium monoxide Inorganic materials [K]O[K] NOTVAPJNGZMVSD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004313 potentiometry Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 230000035755 proliferation Effects 0.000 description 1
- 239000001397 quillaja saponaria molina bark Substances 0.000 description 1
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 description 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 1
- 230000000395 remineralizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000010076 replication Effects 0.000 description 1
- 230000000250 revascularization Effects 0.000 description 1
- 229930182490 saponin Natural products 0.000 description 1
- 150000007949 saponins Chemical class 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 229910000108 silver(I,III) oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 239000008279 sol Substances 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000008223 sterile water Substances 0.000 description 1
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 1
- 229910052882 wollastonite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012224 working solution Substances 0.000 description 1
- 229910001845 yogo sapphire Inorganic materials 0.000 description 1
- UGZADUVQMDAIAO-UHFFFAOYSA-L zinc hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Zn+2] UGZADUVQMDAIAO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229940007718 zinc hydroxide Drugs 0.000 description 1
- 229910021511 zinc hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
Abstract
Przedmiotem zgłoszenia jest sposób otrzymywania mikro lub nanocząstkowego szkła bioaktywnego, który polega na tym, że wodny roztwór prekursora tlenku krzemu miesza się z kwasem azotowym (V) albo kwasem chlorowodorowym, z otrzymanej zawiesiny wymywa się azotan (V) sodu albo chlorek sodu, następnie do zawiesiny w warunkach ciągłego mieszania dodaje się wodny roztwór prekursora tlenku fosforu albo prekursor tlenku fosforu w postaci stałej, po czym do powstałej mieszaniny wprowadza się w warunkach ciągłego mieszania, wodorotlenek wapnia, a następnie wprowadza się do niej: wodny roztwór zawierający jony srebra, miedzi lub złota; albo wodny roztwór zawierający jony srebra, miedzi lub złota i roztwór wodny substancji o właściwościach redukujących jony metali i stabilizujących rozmiar nanometryczny; albo wodny roztwór soli fluoru; albo zawiesinę sporządzoną przez zmieszanie roztworu wodnego prekursora cynku, żelaza, miedzi lub cyrkonu i roztworu wodorotlenku sodu, po czym mieszaninę poddaje się procesowi hydrotermalnemu w polu promieniowania mikrofalowego, a w ostatnim etapie otrzymaną mieszaninę suszy się.
Description
PL 240 969 B1
Opis wynalazku
Przedmiotem wynalazku jest sposób otrzymywania mikro lub nanocząstkowego szkła bioaktywnego, zawierającego tlenek krzemu (IV) (SO2), tlenek fosforu (V) (P2O5), tlenek wapnia (CaO) oraz tlenek sodu (Na2O), wzbogaconego jonami metali albo jonami fluorkowymi albo nanocząstkami metali albo nanocząstkami tlenków metali.
Bioaktywne szkła krzemianowo-fosforanowe znalazły zastosowanie w inżynierii tkankowej jako implanty ceramiczne. Dzięki znacznej porowatości ich struktury powierzchniowej, możliwe jest ich trwałe połączenie z przylegającą tkanką. Bioaktywne szkła krzemianowo-fosforanowe wykazują wysoką odporność na korozję i charakteryzują się korzystnymi parametrami wytrzymałościowymi. Ich użyteczność warunkowana jest szeregiem innych właściwości zapewniających ich wysoką biozgodność. W wyniku kontaktu bioszkła z płynami ustrojowymi, na jego powierzchni tworzy się hydroksyapatyt węglowy, którego struktura jest zbliżona do fazy mineralnej kości. Jest to spowodowane dyfuzją jonów i utworzeniem warstwy powierzchniowej bogatej w krzem, która następnie jest aktywowana poprzez wbudowanie się jonów wapniowych i fosforanowych. W toku dalszych procesów, w środowisku lekko zasadowym, warstwa ta ulega krystalizacji z utworzeniem apatytu. Dodatkowo bioszkła ceramiczne wpływają korzystnie na rewaskularyzację, czyli poszerzenie i udrażnianie zwężonych naczyń krwionośnych. Mają również zdolność do zwiększania przyczepności osteoblastów oraz aktywności enzymów. Szczególnie korzystną właściwością szkieł jest możliwość tworzenia połączeń z różnymi tkankami szkieletowymi (chrząstka, kości, tłuszcz).
Znany jest z opisu patentowego US7192602B2 sposób otrzymywania szkła krzemianowego o właściwościach antybakteryjnych, które zawiera: 20-70% mas. SO2, 5-30% mas. Na2O, 0-5% mas. K2O, 1-15% mas. P2O5, 0-10% mas. B2O3, 4-30% mas. CaO, 0-2% mas. Ag2O, 0-8% mas. ZnO, 0-5% mas. CuO, 0-8% mas. MgO, 0-7% mas. AI2O3, 0-5% mas. CeO2 i 0-2% mas. Fe2O3. Rolę czynników antymikrobiologicznych pełnią tlenki srebra, miedzi i ceru, których łączna zawartość w produkcie nie przekracza 100 ppm.
Autorzy opisu patentowego US7141520B2 podają skład szklistego materiału ceramicznego zwierającego 30-65% mas. SO2, 5-30% mas. Na2O, 5-30% mas. CaO i 0-15% mas. P2O5. Dzięki dodatkowi jonów srebra, złota, cynku, miedzi lub ceru, w ilości nie przekraczającej 2% mas., kompozycja zyskuje właściwości biobójcze.
W opisie patentowym US7223414B1 podano sposób wytwarzania resorbowalnego krzemianowo-fosforanowo-wapniowego kompozytu bioaktywnego, mogącego znaleźć zastosowanie w transporcie leków. Autor podaje, iż produkt dodaje się do kompozycji farmaceutycznej, co skutkuje kontrolowanym uwalnianiem substancji czynnych zachodzącym nawet przez 28 dni. Według wynalazku, szkło bioaktywne otrzymuje się w wyniku temperaturowej obróbki jego komponentów, zachodzącej w temperaturze od 355 do 800°C.
Znany jest z opisu patentowego US8093166B2 sposób wytwarzania bioaktywnego szkła ceramicznego, które może znaleźć zastosowanie w inżynierii tkankowej. Podstawowy skład kompozycji zawiera SiO2, Na2O, K2O, CaO i P2O5. Dodatkowo, materiał może być wzbogacony o inne tlenki, m. in. tytanu lub magnezu. Proces polega na dokładnym wymieszaniu prekursorów tlenków i następnym ich stapianiu w temperaturze 1360°C przez 3 godziny w celu otrzymania homogenicznego szkła bioaktywnego.
Opis patentowy CN1361076 ujawnia bioaktywne szkło nanocząsteczkowe, którego rozmiar wynosi 20-500 nm oraz sposób jego wytwarzania. Szkło nanocząsteczkowe składa się z SiO2 w ilości 42-90% wagowych, CaO w ilości 5-30% wagowych, P2O5 1-15% wagowych i Na2O w ilości 0-25% wagowych. Sposób otrzymywania tego szkła polega na tym, że jony Ca albo Ca i Na w roztworze albo w postaci soli nieorganicznej wprowadza się do wody dejonizowanej, regulując wartość pH roztworu poprzez dodanie NH4H albo NaOH. Następnie do roztworu dodaje się mieszaninę TEOS i TEP i całość się miesza, a w skutek hydrolizy i polimeryzacji jony wapnia, fosforu i sodu wnikają w sieć tworzoną przez dwutlenek krzemu i formują cząstki koloidalne biologicznego szkła, które tworzą osad w roztworze alkalicznym. Osad ten jest filtrowany i suszony.
Z publikacji Sibo Shen et al. „Microwave aqueous synthesis of hydroxyapatite bilayer coating on magnesium alloy for orthopedic application”, Chemical Engineering Journal 309 (2017) 278-287 znana jest metoda otrzymywania warstwy hydroksyapatytowej na stopach magnezu. Zgodnie z tą metodą otrzymuje się materiał krystaliczny o litej strukturze.
PL 240 969 B1
Z publikacji Enobong R. Essien et al. „Economic route to sodiumcontaining silicate bioactive glass scaffold”, Open Journal of Regenerative Medicine Vol. 1, No. 3, 33-40 (2012) znane jest szkło wytworzone metodą zol-żel o składzie 30,55% SO2 - 28,57% Na2O - 33,21% CaO - 7,67% P2O5, a więc o znacznie obniżonej zawartości krzemu. Otrzymany materiał szklany w kontakcie z płynami ustrojowymi (SBF) spowodował powstanie hydroksyapatytu węglowego (HCA).
Z publikacji Nicola Gargiulo et al. „Silver-containing mesoporous bioactive Glass with improved antibacterial properties”, J Mater Sci: Mater Med (2013) 24:2129-2135 zaprezentowano metodę opartą na wykorzystaniu układu etanolowego, otrzymaniu zolu i poddaniu go samoorganizacji indukowanej (EISA), a następnie kalcynacji żelu w 500°C. Takie warunki procesu doprowadziły do otrzymania materiału częściowo skrytalizowanego zawierającego wyłącznie fazę metaliczną srebra.
Nieoczekiwanie okazało się, iż możliwe jest opracowanie bardzo prostej i energooszczędnej metody otrzymywania bioaktywnego szkła mikro i nanocząstkowego wzbogaconego jonami metali albo jonami fluorkowymi albo nanocząstkami metali albo nanocząstkami tlenków metali nadającego się d o wytwarzania implantów biomedycznych.
Sposób otrzymywania mikro lub nanocząstkowego szkła bioaktywnego, zawierającego tlenek krzemu (IV) (SO2), tlenek fosforu (V) (P2O5), tlenek wapnia (CaO) oraz tlenek sodu (Na2O), wzbogaconego jonami metali albo jonami fluorkowymi albo nanocząstkami metali albo nanocząstkami tlenków metali według wynalazku charakteryzuje się tym, że wodny roztwór prekursora tlenku krzemu miesza się z kwasem azotowym (V) albo kwasem chlorowodorowym, stosunek molowy kwasu azotowego (V) albo chlorowodorowego do metakrzemianu sodu wynosi od 2 do 4, z otrzymanej zawiesiny wymywa się azotan (V) sodu albo chlorek sodu, następnie do zawiesiny w warunkach ciągłego mieszania dodaje się wodny roztwór prekursora tlenku fosforu albo prekursor tlenku fosforu w postaci stałej, po czym do powstałej mieszaniny wprowadza się w warunkach ciągłego mieszania, wodorotlenek wapnia, a następnie wprowadza się do niej:
1) wodny roztwór zawierający jony srebra, miedzi lub złota; albo
2) wodny roztwór zawierający jony srebra, miedzi lub złota i roztwór wodny substancji o właściwo- ściach redukujących jony metali i stabilizujących rozmiar nanometryczny; albo
3) wodny roztwór soli fluoru; albo
4) zawiesinę sporządzoną przez zmieszanie roztworu wodnego prekursora cynku, żelaza, miedzi lub cyrkonu i roztworu wodorotlenku sodu, po czym mieszaninę poddaje się procesowi hydrotermalnemu w polu promieniowania mikrofalowego, w temperaturze od 200 do 250°C przez 10 do 20 min i przy ciśnieniu od 20 do 40 bar, a w ostatnim etapie otrzymaną mieszaninę suszy się. Wodorotlenek wapnia otrzymuje się poprzez dodanie wodnego roztworu wodorotlenku sodu do wodnego roztworu prekursora tlenku wapnia.
Jako źródło krzemu stosuje się metakrzemian sodu pięciowodny (Na2SiO3-H2O), jako źródło wapnia stosuje się azotan (V) wapnia czterowodny (Ca(NO3)2-4H2O), jako źródło atomów sodu stosuje się wodorotlenek sodu (NaOH) albo wodorotlenek sodu (NaOH) i fosforan monosodowy (NaH2PO4), a prekursorem tlenku fosforu (V) jest fosforan monosodowy (NaH2PO4) albo wodorofosforan diamonu ((NH4)2HPO4).
W sposobie stosuje się od 4,20 do 5,50 jednostek masowych Na2SiO3-5H2O, od 0,25 do 1,35 (NH4)2HPO4 albo od 0,20 do 1,25 NaH2PO4, od 2,30 do 3,60 Ca(NO3>4H2O, od 0,08 do 1,20 NaOH.
W sposobie stosuje się roztwory wodne o stężeniu od 15 do 40% Na2SiO3-5H2O, od 5 do 40% (NH4)2HPO4, od 2 do 40% NaH2PO4, od 20 do 70% Ca(NO3)2-4H2O, od 2 do 40% NaOH.
Do mieszaniny wprowadza się (NH4)2HPO4 albo NaH2PO4 w postaci stałej.
W sposobie stosuje się kwas azotowy (V) o stężeniu od 20 do 50% albo kwas chlorowodorowy o stężeniu od 20 do 36%.
Mieszaninę poddaje się działaniu mikrofal w naczyniu teflonowym reaktora mikrofalowego.
Źródłem jonów srebra jest roztwór azotanu (V) srebra, jonów miedzi roztwór siarczanu miedzi albo chlorku miedzi, jonów złota roztwór kwasu tetrachlorozłotowego.
Stężenie roztworów wodnych zawierających jony metali wynosi od 0,001 mol/dm3 do 1 mol/dm3, korzystnie 0,1 mol/dm3.
Roztwory zawierające jony metali wprowadzane są w ilości zapewniającej zawartość jonów metali w szkle bioaktywnym od 0,5 do 2,0%.
Roztwory zawierające jony metali wprowadzane są w ilości zapewniającej zawartość nanocząstek metali w szkle bioaktywnym od 50 do 100 mg/kg.
PL 240 969 B1
Jako reduktor i stabilizator stosuje się kwas szikimowy, kwas taninowy, kwas galusowy, kwas elagowy, salicylan sodu albo winian sodowo-potasowy w ilości stanowiącej stosunek molowy tego związku do jonów metalu od 0,1 : 1 do 1 : 1.
Stosuje się roztwory wodne reduktora i stabilizatora o stężeniu od 0,001 mol/dm3 do 1 mol/dm3, korzystnie od 0,001 mol/dm3 do 0,01 mol/dm3.
Źródłem jonów fluoru jest roztwór wodny fluorku sodu.
Stężenie roztworu fluorku sodu wynosi od 0,1 do 1 mol/dm3.
Roztwór fluorku sodu dodawany jest w ilości zapewniającej zawartość jonów fluorkowych w produkcie finalnym od 0,5% do 2,0%.
Jako źródło jonów cynku (II), żelaza (III), cyrkonu (IV) lub miedzi (II) stosuje się odpowiednio azotan (V) cynku, azotan (V) żelaza (III), chlorek cyrkonylu, siarczan (VI) miedzi (II) albo chlorek miedzi (II).
W sposobie stosuje się wodny roztwór soli zawierający jony metalu w stężeniu od 0,01 do 0,5 mol/dm3.
W sposobie stosuje się wodorotlenek sodu o stężeniu od 0,2 do 2 mol/dm3 w ilości stanowiącej stosunek molowy tego związku do jonów metalu od 1 : 1 do 2 : 1.
Zawartość tlenku cynku, żelaza, cyrkonu albo miedzi w produkcie wynosi od 2 do 5%.
Proces suszenia prowadzi się w temperaturze od 50°C do 110 przez 2 do 24 h.
Dodatek jonów lub nanocząstek srebra, miedzi albo złota zapewnia właściwości antymikrobiologiczne kompozycji, a jony fluorkowe warunkują jej właściwości remineralizujące. Zgodnie z wynalazkiem, wytworzone szkła bioaktywne różnią się zawartością poszczególnych tlenków, która może się zmieniać: SO2 40-50%, Na2O 20-30%, CaO 20-30%, P2O5 2-10%. Zawartość jonów srebra oraz jonów fluorkowych waha się od 0,5 do 2,0% mas. Zawartość nanocząstek metali wynosi od 50 do 100 mg/kg. Materiał może być wzbogacony również w nanocząstki tlenku cynku, żelaza, cyrkonu albo miedzi występujące w ilości od 2 do 5% mas. Szkła wytwarzane są w procesie hydrotermalnym, w polu promieniowania mikrofalowego.
Średni rozmiar cząstek nanokrystalicznego szkła bioaktywnego mieści się w zakresie nano - i mikrometrycznym. Dzięki zmniejszeniu cząstek do skali nano i mikrometrycznej, możliwe jest osiągnięcie wyższej aktywności produktu. Jest to spowodowane zwiększonym stosunkiem powierzchni do objętości cząstek oraz zwiększonej objętości porów. Rozwinięcie powierzchni umożliwia szybszą dyfuzję jonów oraz intensyfikuje adsorpcję białek na powierzchni szkła, dzięki czemu produkt wykazuje wyższą aktywność biologiczną.
Podstawą efektywności nanokrystalicznych szkieł krzemianowo-fosforanowych jest ich oddziaływanie z tkankami. W wyniku kontaktu szkieł z płynami ustrojowymi zawierającymi jony wodorowe i hydroniowe, na ich powierzchni zachodzą reakcje nieorganiczne oraz komórkowe, które prowadzą do proliferacji oraz zwapnienia i regeneracji kości. Procesy rozpoczyna wymiana jonów Na+ i Ca2+ dyfundujących z powierzchni bioszkła z jonami H+ oraz H3O+. Dalsze procesy biochemiczne prowadzą do aktywacji genu odpowiedzialnego za wywołanie o steostymulacji. Jest to uzależnione od rozpuszczalności jonów krzemu i wapnia. Procesy adsorpcyjne mają charakter dynamiczny i regulowane są różnymi czynnikami, m. in. pH, morfologią szkła, rozmiarem i porowatością cząstek, stężeniem białek.
Srebro w postaci jonowej lub nanocząstkowej charakteryzuje się wysoką aktywnością biobójczą, dzięki czemu znalazło ono zastosowanie w walce z patogennym działaniem drobnoustrojów. Srebro spowalnia funkcjonowanie mikroorganizmów poprzez ich dezaktywację lub destrukcję. Jest ono czynnikiem niszczącym szerokie spektrum bakterii Gram-ujemnych i Gram-dodatnich. Działa bakteriobójczo również wobec szczepów opornych na antybiotyki. Dowiedziono, iż srebro może być również skuteczną bronią w walce z wirusami, gdyż hamuje ich replikację. Hamuje także działanie grzybów, m.in. Aspergillus, Candida i Saccharomyces.
Działanie jonów fluorkowych można określić jako wielokierunkowe. Preparaty zawierające fluor sprzyjają wzmocnieniu zębiny. Jest to spowodowane obecnością fluoroapatytu powstałego poprzez zastąpienie jonów hydroksylowych jonami fluorkowymi. Dodatek jonów fluoru do kompozycji szklanej może również spowodować wzmocnienie i zwiększenie wytrzymałości np. struktury zęba. Jony fluoru charakteryzują się również wysoką skutecznością przeciwpróchniczą. Dzięki pokryciu powierzchni zęba cienkim filmem zawierającym związki fluoru, możliwa jest remineralizacja szkliwa zachodząca wskutek powolnego, ale ciągłego uwalniania się fluoru i jego wbudowania się w strukturę zęba.
Wynalazek ilustrują poniższe przykłady:
PL 240 969 B1
P r z y k ł a d 1
Do 20 j.m. H2O wprowadzono 5 j.m. Na2SiO3-5H2O i zmieszano. Do otrzymanego roztworu przy ciągłym mieszaniu wkroplono 9,9 j.m. 30% roztworu HNO3. Następnie powstałą zawiesinę przesączono, a osad przemyto wodą dejonizowaną. Do odsączonego osadu dodano 30 j.m. wody dejonizowanej. Do otrzymanej zawiesiny dodano wodny roztwór NaH2PO4 otrzymany przez zmieszanie 0,32 j.m. soli z 5 j.m. H2O, a następnie zawiesinę Ca(OH)2. W celu strącenia wodorotlenku wapnia przy ciągłym mieszaniu do roztworu azotanu(V) wapnia dodano wodorotlenek sodu. Roztwór azotanu(V) wapnia otrzymano z 2,8 j.m. Ca(NO3)2-4H2O i 5 j.m. H2O, a wodorotlenek sodu z 0,95 j.m. NaOH i 4,75 j.m. H2O. Do utworzonej mieszaniny wprowadzono 15 j.m. roztworu wodnego AgNO3 o stężeniu 0,1 mol/dm3. Powstałą mieszaninę, w celu przeprowadzenia procesu hydrotermalnego, przeniesiono do zamkniętego naczynia teflonowego i umieszczono w reaktorze mikrofalowym. Proces prowadzono przy mocy mikrofal 650 W przez 10 minut. Temperatura procesu osiągnęła 210°C, natomiast ciśnienie 40 barów. Po procesie hydrotermalnym osad odsączono i suszono w temperaturze 70°C przez 12 h. Otrzymano szkło o składzie (% molowy) 47,2 SiO2 - 23,8 CaO - 26,4 Na2O - 2,7 P2O5 i 0,5% zawartości Ag+. Otrzymany materiał ma postać igieł o nanometrycznym rozmiarze (przekrój poprzeczny ok. 80 nm) oraz mikrometrycznych aglomeratów nanometrycznych cząstek kulistych (40-100 nm).
P r z y k ł a d 2
Z 1,194 j.m. Na2SiO3-5H2O oraz 1,5 j.m. H2O przygotowano wodny roztwór metakrzemianu sodu, do którego w warunkach ciągłego mieszania, w temperaturze pokojowej wkroplono 1,141 j.m. roztworu kwasu chlorowodorowego o stężeniu 36%. Do powstałej zawiesiny tlenku krzemu (IV) dodano roztwór sporządzony z 0,198 j.m. (NH4)2HPO4 i 1,0 j.m. H2O. Do powstałej mieszaniny, w warunkach ciągłego mieszania, w temperaturze pokojowej dodano zawiesinę wodorotlenku wapnia, którą strącono wcześniej w warunkach ciągłego mieszania i w temperaturze pokojowej poprzez dodanie 0,245 j.m. NaOH w 6,0 j.m. H2O do wodnego roztworu azotanu (V) wapnia otrzymanego z 0,724 j.m. Ca(NO3)2-4H2O i 6,0 j.m. H2O. Do mieszaniny wprowadzono następnie zawiesinę wodorotlenku cynku, którą strącono wcześniej w warunkach ciągłego mieszania i w temperaturze pokojowej poprzez dodanie 0,053 j.m. NaOH rozpuszczonego w 2,0 j.m. H2O do roztworu otrzymanego przez rozpuszczenie 0,196 j.m. Zn(NO3>6H2O w 4,0 j.m. H2O.
W wyniku tego otrzymano końcową mieszaninę reakcyjną, którą przeniesiono do zamkniętego naczynia teflonowego, które umieszczono w reaktorze mikrofalowym w celu przeprowadzenia procesu hydrotermalnego. Proces prowadzono przy mocy mikrofal 600 W przez 15 minut. Temperatura procesu osiągnęła 200°C, natomiast ciśnienie 40 barów. Po procesie hydrotermalnym osad odsączono, przemyto wodą dejonizowaną i suszono w temperaturze 110°C przez 2 h. Otrzymano szkło o składzie (% molowy) 42,75 SO2 - 23,28 CaO - 23,28 Na2O - 5,70 P2O5 - 5,00 ZnO. Otrzymany materiał charakteryzuje się ok. 45 nm rozmiarem cząstek kulistych.
P r z y k ł a d 3
Z 1,194 j.m. Na2SiO3-5H2O oraz 1,5 j.m. H2O przygotowano wodny roztwór metakrzemianu sodu, do którego w warunkach ciągłego mieszania, w temperaturze pokojowej wkroplono 1,141 j.m. roztworu kwasu chlorowodorowego o stężeniu 36%. Do powstałej zawiesiny tlenku krzemu (IV) dodano roztwór sporządzony z 0,198 j.m. (NH4)2HPO4 i 1,0 j.m. H2O. Do powstałej mieszaniny, w warunkach ciągłego mieszania, w temperaturze pokojowej dodano zawiesinę wodorotlenku wapnia, którą strącono wcześniej w warunkach ciągłego mieszania i w temperaturze pokojowej poprzez dodanie 0,245 j.m. NaOH w 6,0 j.m. H2O do wodnego roztworu azotanu (V) wapnia otrzymanego z 0,724 j.m. Ca(NO3)2-4H2O i 6,0 j.m. H2O. Następnie do mieszaniny wprowadzono 0,726 j.m. roztworu chlorku miedzi (II) o stężeniu 0,00174 mol/dm3, a następnie 0,080 j.m. roztworu kwasu taninowego o stężeniu 0,00787 mol/dm3.
W wyniku tego otrzymano końcową mieszaninę reakcyjną, którą przeniesiono do zamkniętego naczynia teflonowego, które umieszczono w reaktorze mikrofalowym w celu przeprowadzenia procesu hydrotermalnego. Proces prowadzono przy mocy mikrofal 600 W przez 10 minut. Temperatura procesu osiągnęła 200°C, natomiast ciśnienie 40 barów. Po procesie hydrotermalnym osad odsączono, przemyto wodą dejonizowaną i suszono w temperaturze 110°C przez 2 h. Otrzymano szkło o składzie (% molowy) 44,00 SiO2 - 25,13 CaO - 25,13 Na2O - 6,95 P2O5 oraz zawartości nanocząstek miedzi równej 100 mg/kg. Otrzymany materiał charakteryzuje się ok. 200 nm rozmiarem cząstek kulistych szkieł z wbudowanymi nanocząstkami miedzi.
PL 240 969 B1
P r z y k ł a d 4
Do 20,0 j.m. H2O wprowadzono 5,0 j.m. Na2SiO3-5H2O i zmieszano. Do otrzymanego roztworu przy ciągłym mieszaniu wkroplono 9,9 j.m. 30% roztworu HNO3. Następnie powstałą zawiesinę przesączono, a osad przemyto wodą dejonizowaną. Do odsączonego osadu dodano 30 j.m. wody dejonizowanej. Do otrzymanej zawiesiny dodano wodny roztwór NH2HPO4 otrzymany przez zmieszanie 0,32 j.m. soli z 5,0 j.m. H2O, a następnie zawiesinę Ca(OH)2. W celu strącenia wodorotlenku wapnia przy ciągłym mieszaniu do roztworu azotanu(V) wapnia dodano wodorotlenek sodu. Roztwór azotanu(V) wapnia otrzymano z 2,8 j.m. Ca(NO3)2-4H2O i 5,0 j.m. H2O, a wodorotlenek sodu z 0,95 j.m. NaOH i 4,75 j.m. H2O. Do utworzonej mieszaniny wprowadzono 5,0 j.m. roztworu NaF o stężeniu 0,328 mol/dm3. Powstałą mieszaninę, w celu przeprowadzenia procesu hydrotermalnego, przeniesiono do zamkniętego naczynia teflonowego i umieszczono w reaktorze mikrofalowym. Proces prowadzono przy mocy mikrofal 650 W przez 10 minut. Temperatura procesu osiągnęła 220°C, natomiast ciśnienie 40 barów. Po procesie hydrotermalnym osad odsączono i suszono w temperaturze 70°C przez 12 h. Otrzymano szkło o składzie (% molowy) 47,2 SO2 - 23,8 CaO - 26,4 Na2O - 2,7 P2O5 i 1,0% zawartości F-. Otrzymany materiał ma postać igieł i płatków o nanometrycznym rozmiarze cząstek.
P r z y k ł a d 5
Szkło o składzie (% molowy) 47,2 SO2 - 23,8 CaO - 26,4 Na2O - 2,7 P2O5 i 1,0% zawartości F- ustabilizowano termicznie przez 3 h w 700°C, a następnie przy użyciu prasy hydraulicznej typu PLH-25T o nacisku 70 bar uformowano z niego pastylki o wymiarach 10 x 2 mm. Następnie pastylki o masie ok. 0,25 g umieszczono w pojemnikach polietylenowych i dodano do nich 25 cm3 płynu SBF, sztucznej śliny albo wody dejonizowanej. Pojemniki szczelnie zamknięto i inkubowano w temperaturze 37°C. Próbki usuwano z inkubatora w okresach 6 h, 24 h, 48 h, 72 h oraz 240 h. Wszystkie roztwory przesączono i poddano analizom.
Pomiar stężenia jonów wapnia i sodu dokonywano metodą AAS. Stężenie jonów fosforanowych badano metodą spektrofotometryczną, natomiast stężeniu jonów fluorkowych metodą potencjometryczną z zastosowaniem elektrody jonoselektywnej. Pomiar pH wykonano przy pomocy pH-metru wyposażonego w elektrodę zespoloną.
We wszystkich bioaktywnych szkłach krzemianowo-fosforanowych z dodatkiem jonów fluorkowych zaobserwowano wzrost pH. Najbardziej jest to widoczne w pierwszych 40 godzinach inkubacji. Wzrost pH jest związany z wymianą jonów Ca2+, HPO42-, PO43· oraz Na+ z jonami H+ lub H3O+ między badanym materiałem a symulowanym płynem. Wzrost stężenia jonów fosforanowych oraz jonów wa pniowych związany jest z ich wymianą między roztworem, a badanym materiałem. Końcowym efektem jest wytworzenie warstwy apatytu.
Dodatek jonów fluorkowych do bioaktywnego szkła krzemianowo-fosforanowego nie spowodował znaczących zmian w pH oraz stężeniach jonów. Można wnioskować, że dodatek jonów F- nie wpływa na procesy wymiany jonów i krystalizację. Badano również ilość uwalnianych jonów fluorkowych. Uwalnianiu F- z materiału inkubowanego w płynie imitującym środowisko jamy ustnej, pozwala wnioskować o przydatności materiału do zastosowania go w stomatologii, ponieważ jony fluoru działają przeciwpróchniczo.
Badania składu fazowego XRD inkubowanych bioaktywnych szkieł krzemianowo-fosforanowych potwierdzają obecność hydroksyapatytu na powierzchni materiałów. Badania składu fazowego wykazały, że w bioaktywnym szkle krzemianowo-fosforanowym z dodatkiem jonów fluorkowych po inkubacji, fazą dominującą jest krzemian sodowo-wapniowy Ca5Na2Si3Og. Fazy towarzyszące to: Cas(PO4)3(OH), Ca2P2O7, CaSiO3, Ca5(PO4)3F, Na5Ca4(PO4)4F.
Obrazy SEM powierzchni badanego materiały po 10 dniach inkubacji w płynach symulujących wyraźnie wykazują zmiany zachodzące w morfologii badanego materiału. W próbkach bioaktywnego szkła po inkubacji w wodzie dejonizowanej, sztucznej ślinie oraz sztucznym osoczu krwi, zaobserwowano nową warstwę w porównaniu z próbkami przed inkubacją. Świadczy to o bioaktywności materiału. Badania XRD oraz FTIR potwierdziły obecność hydroksyapatytu. Bioaktywne szkła z dodatkiem jonów fluorkowych po inkubacji tworzą znacznie większą warstwę powstałych związków niż bioaktywne szkła bez dodatków. Obecność jonów fluorkowych wpływa więc na proces krystalizacji apatytu.
P r z y k ł a d 6
Celem prowadzonych badań było sprawdzenie występowania właściwości bakteriostatyczn ych oraz bakteriobójczych próbek nanomateriałów z dodatkiem nanocząstek srebra określonej technologii wytwarzania poprzez wyznaczenie odpowiednich efektywnych stężeń. Zgodnie kryterium PN EN
PL 240 969 B1
1040:2006 badany preparat posiada właściwości bakteriobójcze w przypadku, gdy uzyskuje się wskaźnik redukcji ilości bakterii testowych o 5 logio w 1 z 3 sprawdzanych kolejnych stężeń. Zaobserwowanie spadku ilości bakterii testowych poniżej 5 logio w warunkach prowadzonych badań świadczy, iż badana substancja posiada właściwości bakteriostatyczne, czyli wpływa na hamowanie wzrostu i rozmnażania bakterii.
Przedmiotem badań były ustabilizowane termicznie przez 3 h w 700°C materiały szkliste: szkło bioaktywne o składzie 47,2 SO2 - 23,8 CaO - 26,4 Na2O - 2,7 P2O5, które stanowiło kontrolę oraz trzy szkła o identycznym składzie ale zawierające odpowiednio 0,5%, 1,0% i 2,0% srebra. Z próbek w postaci stałych, suchych proszków przygotowano naważki, które rozcieńczono z użyciem sterylnej wody, przeznaczonej do badań mikrobiologicznych uzyskując zawiesiny wodne. Badaniu poddano trzy różne stężenia produktu. Stężenia zmieniały się w postępie geometrycznym ze współczynnikiem 2, tzn. z dwukrotnym rozcieńczeniem.
W badaniu zastosowano zgodnie z metodą badawczą 2 szczepy wzorcowe będące przedstawicielami bakterii G (-): Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442 oraz bakterii G (+): Staphylococcus aureus ATCC 6538, wobec których sprawdzana była aktywność biostatyczna i biobójcza.
Testowe zawiesiny komórek bakterii zostały przygotowane z hodowli w fazie logarytmicznego wzrostu w formie roboczych roztworów w płynie Ringera o stężeniu na poziomie 1,0-108 do 5-108 jtk/ml.
W przypadku badania wobec szczepu Staphylococcus aureus ATCC 6538 w I etapie badań 0,2 g naważki każdej z badanych próbek o stężeniach wyjściowych 0,5%, 1% oraz 2% rozcieńczono do 2 ml wodą i pobrano 0,8 ml przygotowanej próbki, do której dodano 0,1 ml wody + 0,1 ml testowej zawiesiny bakterii uzyskując odpowiednio 0,04%, 0,08% oraz 0,16% stężenie badanej próbki w trakcie badania. W przypadku badania wobec szczepu Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442 w I etapie badań o,2 g naważki badanych próbek o stężeniach wyjściowych 0,5%, 1% oraz 2% rozcieńczono do 2 ml wodą i pobrano 0,2 ml każdej z przygotowanych próbek, do których dodano 0,7 ml wody + 0,1 ml testowej zawiesiny bakterii uzyskując odpowiednio 0,01%, 0,02% oraz 0,04% stężenie badanej próbki w warunkach badania.
W II etapie badań po określonym czasie kontaktu wynoszącym 1, 5, 15, 30, 60, 120 min w temperaturze 20 ± 10°C pobierano jednakową objętość badanej mieszaniny (0,1 ml), którą dodawano do odpowiednio dobranego neutralizatora (0,9 ml) o składzie: Tween 80 (30 g/L), saponina (30 g/L), lecytyna (3 g/L). W badaniu zastosowano metodę rozcieńczania - neutralizowania, służącą znoszeniu działania badanej substancji czynnej po określonym czasie działania. Po czasie neutralizacji wynoszącym 5 min 1 ml badanej zawiesiny z neutralizatorem przeniesiono systemem dwupłytkowym po 0,5 ml na podłoże odżywcze TSA (Tryptic Soy Agar) i poddano inkubacji w temp. 370°C w ciągu 24 h. Stężenia testowej zawiesiny bakterii przygotowanej do badania (N) znajdowały się na poziomie 1,0-5,0-108 jtk/ml, natomiast wartość początkowa w badanych próbkach (NO) wynosiła 1,0-5,0-106 jtk/ml. W przypadku uzyskania odpowiedniego spadku ilości bakterii badanego szczepu została ustalona liczba bakterii, które przeżyły po określonym czasie działania badanych próbek. Równocześnie przygotowano serię próbek kontrolnych, niezawierających srebra, które znalazły się w takim samym czasie kontaktu z badanym szczepem co próbka ze srebrem. Po 24 h inkubacji w temp. 370°C dokonano odczytu jakościowego oraz ilościowego szczepów i obliczono wskaźnik redukcji w warunkach prowadzonego badania.
W trakcie prowadzonych badań zaobserwowano właściwości bakteriostatyczne i bakteriobójcze badanych próbek, które wykazują efektywne działanie bakteriobójcze wobec Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442 przy 4-krotnie niższym stężeniu i krótszym czasie działania preparatu w porównaniu do działania wobec Staphylococcus aureus ATCC 6538. Próbki uzyskały wysoki wskaźnik redukcji o 5-6 log w ciągu 60 min wobec 2 szczepów testowych uwzględnionych w metodzie badawczej i tym samym spełniły kryteria normy PN EN 1040:2006.
Podczas prowadzonych badań zaobserwowano efekt zwiększającej się odpowiednio efektywności działania biobójczego próbek wraz ze zwiększającym się stężeniem srebra oraz równoczesnego skracania się efektywnego działania biobójczego, które dla próbek o stężeniu 0,01%, 0,02%, 0,04% wynosi odpowiednio 15 min, 5 min i 1 min wobec bakterii Pseudomonas aeruginosa ATCC 15442. W odniesieniu do bakterii Staphylococcus aureus ATCC 6538 zaobserwowano tą samą prawidłowość oddziaływania biobójczego, która dla próbek o stężeniu 0,04%, 0,08%, 0,16% wynosi odpowiednio 120 min, 60 min i 30 min. Próbki o stężeniu 0,04%, 0,08%, 0,16% badane wobec bakterii Staphylococcus aureus ATCC 6538 wykazały wysokie działanie bakteriostatyczne, sięgające w zaokrągleniu wskaźnika redukcji 5 log odpowiednio dla czasu działania 60 min, 30 min i 15 min. Na podstawie uzyskanych
Claims (21)
1. Sposób otrzymywania mikro lub nanocząstkowego szkła bioaktywnego, zawierającego tlenek krzemu (IV) (SiO2), tlenek fosforu (V) (P2O5), tlenek wapnia (CaO) oraz tlenek sodu (Na2O), wzbogaconego jonami metali albo jonami fluorkowymi albo nanocząstkami metali albo nanocząstkami tlenków metali, znamienny tym, że wodny roztwór prekursora tlenku krzemu miesza się z kwasem azotowym (V) albo kwasem chlorowodorowym, stosunek molowy kwasu azotowego (V) albo chlorowodorowego do metakrzemianu sodu wynosi od 2 do 4, z otrzymanej zawiesiny wymywa się azotan (V) sodu albo chlorek sodu, następnie do zawiesiny w warunkach ciągłego mieszania dodaje się wodny roztwór prekursora tlenku fosforu albo prekursor tlenku fosforu w postaci stałej, po czym do powstałej mieszaniny wprowadza się w warunkach ciągłego mieszania, wodorotlenek wapnia, a następnie wprowadza się do niej: 1) wodny roztwór zawierający jony srebra, miedzi lub złota; albo
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako źródło krzemu stosuje się metakrzemian sodu pięciowodny (Na2SiO3-5H2O), jako źródło wapnia stosuje się azotan (V) wapnia czterowodny (Ca(NO3)2-4H2O), jako źródło atomów sodu stosuje się wodorotlenek sodu (NaOH) albo wodorotlenek sodu (NaOH) i fosforan monosodowy (NaH2PO4), a prekursorem tlenku fosforu (V) jest fosforan monosodowy (NaH2PO4) albo wodorofosforan diamonu ((NH4)2HPO4).
2) wodny roztwór zawierający jony srebra, miedzi lub złota i roztwór wodny substancji o właściwościach redukujących jony metali i stabilizujących rozmiar nanometryczny; albo
3. Sposób według zastrz. 2, znamienny tym, że stosuje się od 4,20 do 5,50 jednostek masowych Na2SiO3-5H2O, od 0,25 do 1,35 (NH4)2HPO4 albo od 0,20 do 1,25 NaH2PO4, od 2,30 do 3,60 Ca(NO3>4H2O, od 0,08 do 1,20 NaOH.
3) wodny roztwór soli fluoru; albo
4. Sposób według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że stosuje się roztwory wodne o stężeniu od 15 do 40% Na2SiO3-5H2O, od 5 do 40% (NH4)2HPO4, od 2 do 40% NaH2PO4, od 20 do 70% Ca(NO3>4H2O, od 2 do 40% NaOH.
4) zawiesinę sporządzoną przez zmieszanie roztworu wodnego prekursora cynku, żelaza, miedzi lub cyrkonu i roztworu wodorotlenku sodu, po czym mieszaninę poddaje się procesowi hydrotermalnemu w polu promieniowania mikrofalowego, w temperaturze od 200 do 250°C przez 10 do 20 min i przy ciśnieniu od 20 do 40 bar, a w ostatnim etapie otrzymaną mieszaninę suszy się.
5. Sposób według zastrz. 2 albo 3, znamienny tym, że do mieszaniny wprowadza się (NH4)2HPO4 albo NaH2PO4 w postaci stałej.
6. Sposób według dowolnego z poprzedzających zastrz., znamienny tym, że stosuje się kwas azotowy (V) o stężeniu od 20 do 50% albo kwas chlorowodorowy o stężeniu od 20 do 36%.
7. Sposób według dowolnego z poprzedzających zastrz., znamienny tym, że mieszaninę poddaje się działaniu mikrofal w naczyniu teflonowym reaktora mikrofalowego.
8. Sposób według dowolnego z poprzedzających zastrz., znamienny tym, że źródłem jonów srebra jest roztwór azotanu (V) srebra, jonów miedzi roztwór siarczanu miedzi albo chlorku miedzi, jonów złota roztwór kwasu tetrachlorozłotowego.
9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że stężenie roztworów wodnych zawierających jony metali wynosi od 0,001 mol/dm3 do 1 mol/dm3, korzystnie 0,1 mol/dm3.
10. Sposób według zastrz. 8 albo 9, znamienny tym, że roztwory zawierające jony metali wprowadzane są w ilości zapewniającej zawartość jonów metali w szkle bioaktywnym od 0,5 do 2,0%.
11. Sposób według zastrz. 8 albo 9, znamienny tym, że roztwory zawierające jony metali wprowadzane są w ilości zapewniającej zawartość nanocząstek metali w szkle bioaktywnym od 50 do 100 mg/kg.
PL 240 969 B1
12. Sposób według dowolnego z zastrz. od 8 do 11, znamienny tym, że jako reduktor i stabilizator stosuje się kwas szikimowy, kwas taninowy, kwas galusowy, kwas elagowy, salicylan sodu albo winian sodowo-potasowy w ilości stanowiącej stosunek molowy tego związku do jonów metalu od 0,1 : 1 do 1 : 1.
13. Sposób według zastrz. 12, znamienny tym, że stosuje się roztwory wodne reduktora i stabilizatora o stężeniu od 0,001 mol/dm3 do 1 mol/dm3, korzystnie od 0,001 mol/dm3 do 0,01 mol/dm3.
14. Sposób według dowolnego z zastrz. od 1 do 13, znamienny tym, że źródłem jonów fluoru jest roztwór wodny fluorku sodu.
15. Sposób według zastrz. 14, znamienny tym, że stężenie roztworu fluorku sodu wynosi od 0,1 do 1 mol/dm3.
16. Sposób według zastrz. 15, znamienny tym, że roztwór fluorku sodu dodawany jest w ilości zapewniającej zawartość jonów fluorkowych w produkcie finalnym od 0,5% do 2,0%.
17. Sposób według dowolnego z zastrz. od 1 do 7, znamienny tym, że jako źródło jonów cynku (II), żelaza (III), cyrkonu (IV) lub miedzi (II) stosuje się odpowiednio azotan (V) cynku, azotan (V) żelaza (III), chlorek cyrkonylu, siarczan (VI) miedzi (II) albo chlorek miedzi (II).
18. Sposób według zastrz. 17, znamienny tym, że stosuje się wodny roztwór soli zawierający jony metalu w stężeniu od 0,01 do 0,5 mol/dm3.
19. Sposób według zastrz. 17 albo 18, znamienny tym, że stosuje się wodorotlenek sodu o stężeniu od 0,2 do 2 mol/dm3 w ilości stanowiącej stosunek molowy tego związku do jonów metalu od 1 : 1 do 2 : 1.
20. Sposób według zastrz. 17 albo 18 albo 19, znamienny tym, że zawartość tlenku cynku, żelaza, cyrkonu albo miedzi w produkcie wynosi od 2 do 5%.
21. Sposób według dowolnego z poprzedzających zastrz., znamienny tym, że proces suszenia prowadzi się w temperaturze od 50°C do 110 przez 2 do 24 h.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL419752A PL240969B1 (pl) | 2016-12-09 | 2016-12-09 | Sposób otrzymywania mikro lub nanocząstkowego szkła bioaktywnego |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL419752A PL240969B1 (pl) | 2016-12-09 | 2016-12-09 | Sposób otrzymywania mikro lub nanocząstkowego szkła bioaktywnego |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL419752A1 PL419752A1 (pl) | 2018-06-18 |
| PL240969B1 true PL240969B1 (pl) | 2022-07-04 |
Family
ID=62553973
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL419752A PL240969B1 (pl) | 2016-12-09 | 2016-12-09 | Sposób otrzymywania mikro lub nanocząstkowego szkła bioaktywnego |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL240969B1 (pl) |
-
2016
- 2016-12-09 PL PL419752A patent/PL240969B1/pl unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL419752A1 (pl) | 2018-06-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Nenen et al. | Synthesis of antibacterial silver and zinc doped nano-hydroxyapatite with potential in bone tissue engineering applications | |
| Sharifianjazi et al. | Formation of apatite nano-needles on novel gel derived SiO2-P2O5-CaO-SrO-Ag2O bioactive glasses | |
| Matsumoto et al. | Preparation and characterization of β-tricalcium phosphate co-doped with monovalent and divalent antibacterial metal ions | |
| Goh et al. | Bioactive glass: an in‐vitro comparative study of doping with nanoscale copper and silver particles | |
| Batebi et al. | Characterization of sol-gel derived silver/fluor-hydroxyapatite composite coatings on titanium substrate | |
| Shanmugam et al. | Antimicrobial and cytotoxicity evaluation of aliovalent substituted hydroxyapatite | |
| Vale et al. | Optimization of silver-containing bioglass nanoparticles envisaging biomedical applications | |
| Palakurthy | In vitro evaluation of silver doped wollastonite synthesized from natural waste for biomedical applications | |
| Akhtach et al. | Structural characterization, in vitro bioactivity, and antibacterial evaluation of low silver-doped bioactive glasses | |
| Anand et al. | B2O3–MgO–SiO2–Na2O–CaO–P2O5–ZnO bioactive system for bone regeneration applications | |
| Anand et al. | Bio-response of copper–magnesium co-substituted mesoporous bioactive glass for bone tissue regeneration | |
| US20180289858A1 (en) | Bifunctional Bioactive Antibacterial Coatings, and Process for Coating Implant Surfaces Therewith | |
| Farag et al. | In vitro drug release behavior of Ce-doped nano-bioactive glass carriers under oxidative stress | |
| Kaur et al. | Magnesium and silver doped CaO–Na2O–SiO2–P2O5 bioceramic nanoparticles as implant materials | |
| Sikder et al. | Silver (Ag) doped magnesium phosphate microplatelets as next‐generation antibacterial orthopedic biomaterials | |
| Azizabadi et al. | Synthesis and characteristics of gel-derived SiO2-CaO-P2O5-SrO-Ag2O-ZnO bioactive glass: Bioactivity, biocompatibility, and antibacterial properties | |
| Ranga et al. | Antibacterial efficiency of Zn, Mg and Sr doped bioactive glass for bone tissue engineering | |
| Sikder et al. | Processing-structure-property correlations of crystalline antibacterial magnesium phosphate (newberyite) coatings and their in vitro effect | |
| Sarin et al. | Preliminary studies of strontium and selenium binary doped CaO–SiO2–P2O5–MgO bioceramics for faster growth of hydroxyapatite and bone regeneration applications | |
| Iqbal et al. | Characterization and biological evaluation of silver containing fluoroapatite nanoparticles prepared through microwave synthesis | |
| Dubnika et al. | Evaluation of the physical and antimicrobial properties of silver doped hydroxyapatite depending on the preparation method | |
| Madhavi et al. | The impact of Nb2O5 on in-vitro bioactivity and antibacterial activity of CaF2–CaO–B2O3–P2O5–SrO glass system | |
| Miola et al. | In situ chemical and physical reduction of copper on bioactive glass surface | |
| Kavitha et al. | Synthesis and invitro characterisation of lithium doped bioactive glass through quick alkali Sol-Gel method | |
| Tóth et al. | Influence of different silver species on the structure of bioactive silicate glasses |