Разработка получения гидратированных фуллеренов
Разработка получения гидратированных фуллеренов АНТОН АНФИМОВ:
Хороший денек. Мне хотелось бы выяснить о способе получения гидратированных фуллеренов(аква смесей) — а конкретно как конкретно их получают? Например: если берется дисперсный порошок и смешивается с водой, то при какой частоте ультразвука?
Данный способ получения гидратированных фуллеренов заключается в переносе фуллеренов С60 из смесей в органическом растворителе в водную фазу с внедрением ультразвуковой обработки консистенции с следующим удалением органического растворителя. В итоге выходит настоящий молекулярно-коллоидный раствор фуллеренов.
Более тщательно читайте в работах основоположника этого способа Г. Андриевского:
- Andrievsky, G., et al., On the production of an aqueous colloidal solution of fullerenes, J. Chem. Soc. Chem. Commun., 12, 1281–1282. 1995.
- Andrievsky, G., Klochkov, V., Derevyanchenko, L., Is C60 fullerene molecule toxic?!, Fullerenes Nano-tubes Carbon Nanostruct. 13, 363–376, (2005).
Технологию получения молекулярно-коллоидных смесей фуллеренов, в каких основной структурной единицей является молекула фуллерена, окруженная симметричной сетью воды — C60@nH2O, была разработана в институте физиологически-активных соединений Украины. При всем этом исследователи исходили из последующих характеристик:
- фуллерен C60 не является ни полностью гидрофобной, ни полностью гидрофильной молекулой;
- фуллерен C60 способен интенсивно вести взаимодействие с водой;
- фуллерен C60 можно встроить в структуру воды, не нарушив её естественные кластерные структуры.
Приобретенные водные смеси фуллеренов являются устойчивыми во времени (более 2-ух лет), владеют постоянными физико-химическими качествами и неизменным составом. В этих смесях отсутствуют какие или ядовитые примеси. При этом фуллерен, встроен в естественную многослойную структуру воды, где 1-ый слой воды крепко связан с поверхностью фуллерена за счет донорно-акцепторных взаимодействий меж кислородом воды и электрон-акцепторными центрами на поверхности фуллерена.
Понятно, что вода представляет собой систему свободных и упорядоченных молекул. Часть воды, находящаяся в упорядоченном состоянии, состоит из так именуемых мерцающих полиэдрических кластеров по форме схожих со структурой усеченного икосаэдра (схожей фуллерену C60). Время жизни таких кластеров очень не достаточно и, по различным оценкам, составляет 10-7 – 10-9 с. Их концентрация и время жизни почти во всем находится в зависимости от состояния воды, температуры, содержания примесей, наличия магнитных полей и т.д. Разумеется, что био активность незапятанной воды впрямую находится в зависимости от содержания в ней упорядоченных структур.
Группой М. Чаплина (School of Applied Science South Bank University London SE1 0AA) было проведено молекулярное моделирование упорядоченных кластеров воды и и икосаэдрического аква кластера со интегрированной в него молекулой C60. Как проявили расчеты, молекула фуллерена очень гармонически вписывается в естественную структуру аква кластера и совсем не противоречит ей структурно. Более того, сейчас таковой кластер закончил быть мерцающим. Время его жизни не ограничено! Структура C60@nH2O является очень устойчивой, и даже при нагревании в замкнутом объеме до температуры кипения воды, она не разрушается. Таким макаром, молекулярный раствор C60 в воде представляет собой систему упорядоченных кластеров воды, где C60 выступает в роли стабилизатора естественных, нативных сферических аква кластеров.
Установлено, что вода поблизости поверхности фуллерена плавится при температуре –2,8оС. Это средняя температура плавления связанной воды поблизости био объектов – ДНК, белков и ферментов, клеточных мембран и т.п. Разумеется, что структуры воды поблизости поверхности фуллерена подобны структурам воды, окружающих важнейшие био структуры живого организма.
Комплекс таковой большой молекулы с водой обладает и значимой буферной емкостью. Поблизости ее поверхности сохраняется значение рН = 7,2–7,6. Такое же значение рН имеется поблизости поверхности мембран большинства здоровых клеток нашего организма. Многие процессы заболевания клеточки сопровождаются конфигурацией значения рН поблизости поверхности её мембраны. При всем этом нездоровая клеточка не только лишь сама для себя делает неуютные условия, да и негативно оказывает влияние на примыкающие клеточки. Гидратированный фуллерен, находясь поблизости поверхности клеточки, способен сохранять её здоровое значение рН. Тем, создаются подходящие условия для того, чтоб клеточка могла нормально работать и сама управлялась со своими недугами.
Концентрированные водные смеси фуллеренов
Концентрированные водные смеси гидратированного С60, сокращенно C60FWS, представляют собой молекулярно-коллоидные системы сферических фрактальных кластеров, структурной единицей которых является крепкий, высокогидрофильный супрамолекулярный комплекс, состоящий из молекулы фуллерена С60, заключенной в первую гидратную оболочку, которая содержит 24 молекулы воды: C60@(H2O)24 – гидратированный фуллерен С60 (C60HyFn).
Стабильность первой близкосвязанной гидратной оболочки, поддерживается следующими упорядоченными аква оболочками. Размер C60HyFn соответствует 1,6-1,8 нм. Кластеры (вторичные ассоциаты) C60HyFn образуются методом слияния их гидратных оболочек. Размеры таких сферических кластеров соответствуют ряду значений: 3.4; 7.1; 10.9; 14.5; 18.1; 21.8; 25.4; 28.8; 32.4; 36.0 нм.
Размеры кластеров в значимой мере зависят от концентрации C60HyFn в растворе. Чем наименее концентрированный раствор, тем меньше в нем средний размер кластера. При разбавлении C60FWS происходит динамический процесс перераспределения молекулярных структурных единиц до установления сбалансированного состояния с определенным дисперсным рассредотачиванием кластеров соответствующим для данных критерий. Процесс установления дисперсионного равновесия может длиться довольно долгое время. Установлено, что концентрация C60HyFn, эквивалентная 144 мг/л (200 микроМ/л) С60, является одной из хороших при продолжительном хранении C60FWS.
Смеси с концентрацией 14,4 и 1,0 мг/л (20 и 1,4 микроМ/л, соответственно) являются комфортными для био испытаний малых и сверхмалых доз C60HyFn, так как при разбавлении смесей с концентрацией 14,4 мг/л происходит резвое разукрупнение кластерных структур, а при концентрации 1,0 мг/л и наименее, единичные C60HyFn есть в растворе в виде изолированных структур.
Мы выпускаем три вида C60FWS, содержащие фуллерен С60 в концентрации:
144 мг/л (200 микроМ/л),
14,4 мг/л (20 микроМ/л),
1 мг/л (1,4 микроМ/л).
C60FWS выполняются в виде жидкостей, запаянных в стеклянные ампулы по 2, 5, 10 мл либо во флаконах по 40 мл. Хранить продукт следует в тёмном месте при температуре от 3 до 400С. Срок годности — 2 года со денька производства. По мере надобности продукт может быть подвергнут стерилизации при температуре 1200С в течении 2 часов.
Министерство охраны здоровья Украины одобрило промышленное внедрение смесей «Концентрат «Фуллерен C60 гидратированный» в качестве антиоксиданта в пищевой, парфюмерно-косметической, биотехнологической и микробиологической индустрии. Санитарно-гигиеническое заключение МОЗ Украины № 05.03.02-04/89993 от 19 ноября 2010 г.
При применении C60FWS рекомендуемый спектр концентраций гидратированного фуллерена С60 в конечном продукте составляет:
- в пищевых водосодержащих продуктах (вода питьевая, вода для изготовления пищевых товаров, спиртные напитки, безалкогольные напитки и т. п.) – (0,1-10) х 10-3 мг/л;
- в косметических и парфюмерных изделиях (лосьоны, туалетные воды, одеколоны, кремы, гели и т. п.) – 0,01-1 мг/л;
- в питательных средах для выкармливания микробов, в средах для культивирования и хранения клеточных культур, в жидкостях, применяемых при подготовке био материала для криоконсервирования – 0,01-1,0 мг/л.
Также C60FWS могут отыскать обширное применение при разработке новых технологий и материалов в физике, химии, биологии, фармакологии, медицине, пищевой индустрии, сельском хозяйстве, косметике, ветеринарии и всюду, где нужно:
- создание товаров с особенными, высокоупорядоченными структурными чертами;
- внедрение высокоэффективных биоантиоксидантов и регуляторов свободнорадикальных процессов.
Особо многообещающим является применение C60FWS в качестве компонент либо в составе растворителей для уже имеющихся либо вновь создаваемых фармацевтических средств и вакцин.
Гидратированный фуллерен С60, в виде его аква смесей, предлагается использовать в качестве стандартного (референтного) эталона и эталона сопоставления при тестировании других наноструктур и наноматериалов, включая их токсикологические свойства и экологическую безопасность.
Источник:
Институт физиологически-активных соединений Украины
www.ipacom.com/index.php/ru/fullerenes-and-water/75