Наноконтейнер с торцевой заглушкой и модифицированной материалом поверхностью (варианты)
Полезная модель относится к области нанотехнологии и может быть использована для размещения микроскопических доз различных материалов в канале рулоне наноконтейнера с торцевой заглушкой и модифицированной материалом поверхностью, обеспечивающего возможность пролонгированного высвобождения контейнированного материала из канала рулона в окружающую внешнюю среду. Предлагается наноконтейнер с торцевой заглушкой и модифицированной материалом поверхностью, характеризующийся тем, что он выполнен в виде трубчатой многослойной оболочки-рулона. Поверхность внешней части упомянутого рулона образована из Si02, а поверхность канала представляет собой Al2O3, при этом расстояние между образующими рулон слоями находится в пределах от 0,18×10 -9 до 2,5×10-9 метра. Длина рулона располагается в диапазоне от 6×10-8 до 9×10-6 метра, а диаметр канала рулона находится в интервале значений от 5×10-9 до 2,1×10-7 метра. Число слоев рулона выбирают равным одному из значение диапазона 2-50, причем канал рулона вблизи одного из торцов закупорен заглушкой. В первом варианте воплощения устройства поверхность наноконтейнера полностью маскирована отличным от диоксида кремния материалом. Во втором варианте воплощения устройства отличным от диоксида кремния маскирован один из торцов рулона, или отличным от диоксида кремния маскированы оба торца рулона, или отличным от диоксида кремния маскирована поверхность Si02 внешней части рулона, или отличным от диоксида кремния маскирована поверхность Si02 внешней части рулона и один из его торцов, или отличным от диоксида кремния маскирована поверхность Si0 2 внешней части рулона и оба его торца, причем торец рулона маскируют в интервале значений от 10-3 до 98%, а поверхность Si02 внешней части рулона маскируют отличным от Si0 2 материалом в интервале значений от 10-8 до 98%. Технический результат, ожидаемый от использования заявленного устройства, состоит в пролонгации времени высвобождения в окружающую внешнюю среду контейнированного в нем материала. 2 н.з. и 8 з.п. ф-лы, 6 ил., 6 табл.
Полезная модель относится к области нанотехнологии и может быть использована для размещения микроскопических доз различных материалов в канале рулона наноконтейнера, обеспечивающего возможность пролонгированного высвобождения контейнированного материала из канала рулона в окружающую наноконтейнер внешнюю среду.
Из уровня техники известен наноконтейнер [1], который предназначается для размещения в нем косметических составов. Эти контейнируемые косметические составы используются для ухода за кожей и представляют собой как ординарные витамины, так и витаминные комплексы в виде соответствующих растворов на водной основе. Упомянутый наноконтейнер выполнен из трубчатого галлуазита (halloysite nanotube) длиной от 1×10-7 до 4×10-5 метра, обладающего внешним диаметром (поверхность которого образована Si02) трубочки (tubule) образующего наноконтейнер рулона в интервале значений от 1×10 -8 до 5×10-7 метра. При этом диаметр канала упомянутого рулона (поверхность которого представляет собой уже Al2O3) не превышает величины 2×10 -7 метра и, в основном, составляет размер порядка 4×10 -7 метра.
Недостатком аналога является небольшое (не превышающее 16 часов) время высвобождения (release) упомянутого контейнированного состава из канала рулона рассматриваемого наноконтейнера в окружающую его внешнюю среду.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является наноконтейнер [2], который выполнен в виде трубчатого многослойного рулона (трубчатой многослойной оболочки) так, что расстояние между слоями лежит в пределах от 0,18×10-9 до 2,5×10 -9 метра, причем поверхность упомянутого рулона образована Si02, а поверхность его канала представляет собой Al2O3. Длина наноконтейнера-прототипа лежит в пределах от 6×10-8 до 9×10-6 метра, а диаметр канала (диаметр внутренней части трубчатой многослойной оболочки) соответствует интервалу значений в пределах от 5×10-9 до 2,1×10-7 метра. Рассматриваемый наноконтейнер-прототип также характеризуется числом слоев, находящимся в границах значений от 2 до 50.
Недостаток наноконтейнера-прототипа заключается в относительно малом (не превышающем величины 194 часов) времени высвобождения в окружающую его внешнюю среду контейнированного в канале рулона материала.
Задача, на решение которой направлено создание настоящего устройства, состоит в разработке средств для контейнирования микроскопических доз материалов, обладающих способностью обеспечивать постепенное высвобождение в окружающую внешнюю среду этих контейнированных материалов.
Технический результат, ожидаемый от использования заявленного устройства, состоит в пролонгации времени высвобождения контейнированного в нем материала в окружающую внешнюю среду.
Заявленный технический результат достигается тем, что наноконтейнер с торцевой заглушкой и модифицированной материалом поверхностью характеризуется выполнением в виде рулона, поверхность внешней части которого образована из Si02, а поверхность канала представляет собой Аl2O3, при этом расстояние между образующими рулон слоями находится в пределах от 0,18×10-9 до 2,5×10-9 метра, а длина рулона располагается в диапазоне от 6×10-8 до 9×10-6 метра, диаметр канала находится в интервале значений от 5×10-9 до 2,1×10 -7 метра, а число слоев рулона выбирают равным одному из значений диапазона 2-50, причем канал упомянутого рулона вблизи одного из своих торцов снабжен пробкой, а поверхность наноконтейнера полностью маскирована отличным от Si02 материалом.
Заявленный технический результат также достигается тем, что наноконтейнер с торцевой заглушкой и модифицированной материалом поверхностью характеризуется выполнением в виде рулона, поверхность внешней части которого образована из Si02 , а поверхность канала представляет собой Аl2O 3, при этом расстояние между образующими рулон слоями находится в пределах от 0,18×10-9 до 2,5×10-9 метра, длина рулона располагается в диапазоне от 6×10 -8 до 9×10-6 метра, диаметр канала находится в интервале от 5×10-9 до 2,1×10-7 метра, а число слоев рулона выбирают равным одному из значений диапазона 2-50, причем канал упомянутого рулона вблизи одного из своих торцов снабжен пробкой, а поверхность наноконтейнера частично маскирована отличным от Si02 материалом.
Желательно, чтобы отличным от Si02 материалом был маскирован один из торцов рулона.
Предпочтительно, чтобы отличным от Si02 материалом были маскированы оба торца рулона.
Имеет значение, чтобы отличным от Si02 материалом была маскирована поверхность Si0 2 внешней части рулона.
Целесообразно, чтобы отличным от Si02 материалом были маскированы поверхность Si02 внешней части рулона и один из его торцов.
Важно, чтобы отличным от Si02 материалом были маскированы поверхность Si02 внешней части рулона и оба его торца.
Уместно, чтобы отличным от Si0 2 материалом торец рулона был маскирован в интервала значений от 10-3% до 98%.
Выгодно, чтобы отличным от Si02 материалом поверхность Si02 внешней части рулона была маскирована в интервале значений от 10 -8% до 98%.
Полезная модель иллюстрируется рисунками. На Фиг.1 схематично представлено продольное сечение рулона предлагаемого устройства; на Фиг.2 схематично представлено сечение рулона наноконтейнера с торцевой заглушкой (вид сбоку); на Фиг.3 схематично представлено продольное сечение наноконтейнера с торцевой заглушкой, полностью покрытого отличным от диоксида кремния материалом; на Фиг.4 схематично представлено продольное сечение наноконтейнера с торцевой заглушкой, частично покрытого отличным от диоксида кремния материалом; На Фиг.5 схематично изображено продольное сечение наноконтейнера с торцевой заглушкой, покрытой материалом; на Фиг.6 условно изображено продольное сечение наноконтейнера, торец рулона которого снабжен заглушкой и покрыт материалом, а внешняя поверхность рулона частично маскирована отличным от диоксида кремния материалом.
Перечень позиций.
1. Рулон (трубчатая оболочка).
11. Канал рулона.
12. Многослойная оболочка.
13. Диаметр канала рулона.
14. Диаметр рулона.
15. Длина рулона.
2. Торцевая заглушка.
3. Полное покрытие материалом поверхности рулона наноконтейнера.
4. Частичное покрытие материалом поверхности рулона наноконтейнера.
5. Покрытие материалом торца.
6. Комбинированное покрытие наноконтейнера.
61. Маскирование материалом поверхности рулона.
62. Маскирование материалом торца рулона.
Трубчатая многослойная оболочка (рулон) заявленного устройство 1(Фиг.1 - Фиг.6), как и наноконтейнер-прототип, производится из минерального глинистого сырья (hallo-уsite) путем первоначального грубого дробления галлуазита на куски, его дальнейшего размалывания в тонкий помол и последующей промывки каналов рулонов 11(Фиг.1) в протоке жидкости, например, воды (см. [3] и [4]). Используя методы и приемы, известные из работы [5], приготавливали навески, затем осуществляя их сортировку но геометрическим характеристикам. Сортировочными параметрами служили: расстояние (от 0,18×10 -9 до 2,5×10-9 метра) между слоями рулона 12(Фиг.3), диаметр (от 5×10-9 до 2,1×10 -7 метра) канала рулона 13(Фиг.1), диаметр рулона 14(Фиг.1) и длина (от 6×10-8 до 9×10-6 метра) рулона 15(Фиг.1), а также число слоев в рулоне (интервал значений этого параметра составлял от 2 до 50 слоев) трубчатой многослойной оболочки 1(Фиг.1-Фиг.6). В качестве торцевой заглушки 2(Фиг.1-Фиг.6) могут применяться частицы молекулярного органозоля кремния [6] и нанокристаллы диоксида титана.
Пример 
1
В первом из примеров было использовано 2,2×10-3 Кг рулонов из галлуазита, при этом длина рулона составляла 9×10-6 метра 15 (Фиг.1), расстояние между слоями рулона 12(Фиг.1) равнялось 0,18×10-9 метра, а диаметром канала рулона 13(Фиг.1) составлял 5×10 -9 метра. Трубчатая оболочка рулона 1(Фиг.1) образована 30 слоями. В качестве контейнированного материала, применяемого для заполнения внутренней части трубчатой многослойной оболочки рулона 1(Фиг.1), использовали benzotriazole (в функциональном плане представляющий собой антикоррозионный ингибитор).
В 5,5 мл 2,4% раствора benzotriazole в ацетоне, который помещали в ультразвуковую ванну при температуре 25°С и нормальном давлении 1013,25 гПа, добавлялось 1,75×10-3 Кг рулонов 1(Фиг.1) с вышеприведенными параметрами. Затем туда же вводили 3,6×10-4 Кг молекулярного органозоля кремния с размерами частиц 4,7×10-9 метра. Включали источник ультразвуковых колебаний и определяли резонансную частоту (поиск производился в интервале от 20 до 50 КГц) по методике, раскрытой в работе [7]. В соответствии с рекомендациями, которые изложены в этом источнике информации, форму ультразвукового сигнала задавали или прямоугольную, или синусоидальную или пилообразную. После 21 минуты обработки раствора (экспериментально выявленное время закупорки частицей молекулярного органозоля кремния одного из торцов заполненного контейнированным материалом рулона 1 (Фиг.2)) ультразвуком на выявленной резонансной частоте, наноконтейнеры с торцевой заглушкой 2(Фиг.2) извлекали и ополаскивали в течение 1 минуты в потоке воды (pH7), расход которой составлял 4 л/мин, а температура была 8°С.
Далее модифицировали поверхности наноконтейнеров путем их полного покрытия (маскирования) глиадином, помещая наноконтейнеры на 5 минут в 10% спиртовой раствор глиадина. После этого рулоны 1(Фиг.3) с торцевой заглушкой 2(Фиг.3), каналы которых были заполнены раствором benzotriazole, а поверхности вместе с торцами были покрыты глиадином, извлекали и помещали в другую емкость с водой (pH7), при температуре 20°С. В этой емкости происходило постепенное высвобождение во внешнюю среду из наноконтейнеров, снабженных торцевой заглушкой 2(фиг.3) и полностью покрытых материалом 3(Фиг.3) глиадин, контейнированного материала. Контроль динамики возрастания концентрации benzotriazole во внешней среде, представляющей собой воду с pH7, производили методами UV-фотометрии посредством использования спектрального прибора Specord М40, обладающего точностью 0,1%.
Результаты сопоставительного (с устройством-прототипом) измерения динамики выделения вещества benzotriazole из предлагаемого наноконтейнера в окружающую внешнюю среду приведены в Таблице 1.
| Таблица 1 | |||||||
 | Временные точки контроля (час.) | 50 | 75 | 100 | 1000 | 2000 | 5000 |
| Количество освобожденного benzotriazole (%) из устройства-прототипа | | 81 | 89 | 91 | | | |
| Количество освобожденного benzotriazole (%) из наноконтейнера с торцевой заглушкой и полностью маскированной поверхностью | | - | - | - | - | - | 3 |
Как следует из Таблицы 1, предложенное устройство обеспечивает относительно прототипа увеличение времени выделения контейнированного материала в сотни раз.
Пример 2
Во втором примере было использовано 2,2×10 -3 Кг рулонов из галлуазита, при этом длина рулона составляла 6×10-8 метра 15(Фиг.1), расстояние между слоями рулона 12(Фиг.1) равнялось 2,5×10-9 метра, а диаметром канала рулона 13(Фиг.1) составлял 2,1×10-7 метра. Трубчатая оболочка рулона 1(Фиг.1) образована 50 слоями. В качестве контейнируемого материала, примененного для заполнения внутренней части трубчатой многослойной оболочки рулона 1(Фиг.1), использовали инсулин (представляющий собой медицинский препарат для купирования проявлений болезни «диабет»).
10 мл воды с рН7 заливали в ультразвуковую ванну при температуре 18°С и нормальном атмосферном давлении 1013,25 гПа. Туда же добавляли 3,3×10-3 Кг рулонов 1(Фиг.1) с вышеприведенными параметрами. В эту смесь добавлялось 1,2×10-3 Кг порошка из нанокристаллов TiO2 с размерами частиц 2,0×10-7 метра. Затем включали источник ультразвуковых колебаний и определяли резонансную частоту (поиск производился в интервале от 20 до 50 КГц) по методике, раскрытой в [7]. В соответствии с рекомендациями, которые изложены в этом источнике информации, форму ультразвукового сигнала задавали или прямоугольную, или синусоидальную или пилообразную. После 15 минуты обработки раствора (экспериментально выявленное время закупорки частицей TiO2 одного из торцов рулона 1(Фиг.2)) ультразвуком на выявленной резонансной частоте, наноконтейнеры со сформированной торцевой заглушкой 2(Фиг.2) извлекали и ополаскивали в течение 2 минут в потоке воды (расход которой составлял 3,5 л/мин) с показателем pH равном 6,5 при температуре 10°С. Далее производили маскирование торца до значения 10-3% (т.е. покрывали материалом торцы наноконтейнеров 5(Фиг.5) в части доступных извне поверхностей пробок из нанокристаллов TiO2, образующей совместно с рулоном 1(Фиг.5) торцевые заглушки 2(Фиг.5)), путем иммобилизации на них методом адсорбции каталазы (белковой молекулы-фермента) по технологии, раскрытой в источнике [8]. Затем полученные структуры подвергали вакуумной сушке в течение 5 минут и давлении 800 Па. Высушенные таким образом структуры помещают в 20 мл 35% раствора инсулина в воде (pH7) и в течение 10 минут воздействуют на раствор ультразвуком с частотой 5 КГц. Извлеченные наноконтейнеры (Фиг.5), каналы рулонов 11(Фиг.1) которых заполнились раствором инсулина, ополаскивали в течение 1 минуты в потоке воды (расход которой составлял 3,5 л/мин) воды (с показателем pH6,5) при температуре 10°С. После этого рулоны 1(Фиг.5) с торцевой заглушкой 2(Фиг.5) покрытой материалом 5(Фиг.5), каналы которых заполнены раствором инсулина, помещались в следующую емкость с водой (рН7), нагретой до температуры 20°С. В этой емкости происходило постепенное высвобождение из наноконтейнеров, снабженных торцевой заглушкой 2(Фиг.5), маскированной каталазой, контейнированного материала во внешнюю среду. Контроль динамики возрастания концентрации инсулина во внешней среде, производили методами UV-фотометрии посредством использования спектрального прибора Specord М40, обладающего точностью 0,1%.
Результаты сравнительного (с устройством-прототипом) измерения динамики выделения инсулина из предлагаемого наноконтейнера в окружающую внешнюю среду приведены в Таблице 2.
| Таблица 2 | |||||||
| Временные точки контроля (час.) | 2 | 40 | 80 | 100 | 200 | 300 |
| Количество освобожденного инсулина (%) из устройства-прототипа | | 10 | 35 | 60 | 66 | 91 | |
| Количество освобожденного инсулина (%) из наноконтейнера с торцом, снабженным заглушкой и маскированным каталазой | | 6 | 22 | 43 | 59 | 77 | 90,8 |
Как следует из Таблицы 2, предложенное устройство обеспечивает (относительно устройства-прототипа) значительную (почти на треть) пролонгацию времени выделения инсулина.
Пример 3
В третьем примере было использовано 2,2×10 -3 Кг рулонов из галлуазита, при этом длина рулона составляла 6×10-8 метра 15(Фиг.1), расстояние между слоями рулона 12(Фиг.1) равнялось 2,5×10-9 метра, а диаметром канала рулона 13(Фиг.1) составлял 2,1×10-7 метра. Трубчатая оболочка рулона 1(Фиг.1) образована 50 слоями. В качестве контейнированного материала для заполнения внутренней части трубчатой многослойной оболочки рулона 1(Фиг.1), использовали инсулин (представляющий собой медицинский препарат для купирования проявлений болезни «диабет»).
10 мл воды с pH7 заливали в ультразвуковую ванну при температуре 18°С и нормальном атмосферном давлении 1013,25 гПа. Туда же добавляли 3,3×10-3 Кг рулонов 1(Фиг.1) с вышеприведенными параметрами. В эту смесь добавлялось 1,2×10-3 Кг порошка из нанокристаллов TiO2 с размерами частиц 2,0×10-7 метра. Затем включали источник ультразвуковых колебаний и определяли резонансную частоту (поиск производился в интервале от 20 до 50 КГц) по методике, раскрытой в [7]. В соответствии с рекомендациями, которые изложены в этом источнике информации, форму ультразвукового сигнала задавали или прямоугольную, или синусоидальную или пилообразную. После 15 минуты обработки раствора (экспериментально установленное время закупорки частицей TiO2 одного из торцов рулона 1(Фиг.2)) ультразвуком на выявленной резонансной частоте, наноконтейнеры со сформированной торцевой заглушкой 2(Фиг.2) извлекали и ополаскивали в течение 1 минуты в потоке воды (расход которой составлял 3,2 л/мин) с показателем рН6,5 при температуре 10°С. Далее производили маскирование торца материалом до значения 98% (покрытие торца наноконтейнера 5(Фиг.5) осуществлялось в части доступных извне поверхностей пробок из нанокристаллов TiO2, образующей совместно с рулоном 1 (Фиг.5) торцевые заглушки 2(Фиг.5), путем иммобилизации на них методом адсорбции каталазы (белковой молекулы-фермента) по технологии, раскрытой в источнике [8]. Затем полученные структуры подвергали вакуумной сушке в течение 5 минут и давлении 800 Па. Высушенные таким образом структуры помещают в 20 мл 35% раствора инсулина в воде (pH7) и в течение 10 минут воздействуют на раствор ультразвуком с частотой 5 КГц. Извлеченные наноконтейнеры (Фиг.5), каналы рулонов которых заполнены раствором инсулина, ополаскиваются в течение 1 минуты в потоке воды (расход которой составлял 3 л/мин) воды (с показателем pH 6,5) при температуре 10°С. После этого рулоны 1(Фиг.5) с торцевой заглушкой 2(Фиг.5) покрытой материалом 5(Фиг.5), каналы которых были заполнены раствором инсулина, помещались в следующую емкость с водой (pH7), нагретой до температуры 20°С.
В этой емкости происходило постепенное высвобождение из наноконтейнеров инсулина во внешнюю среду. Контроль динамики возрастания концентрации инсулина во внешней среде, производили методами UV-фотометрии посредством использования спектрального прибора Specord М40, обладающего точностью 0,1%.
Результаты сравнительного (с устройством-прототипом) измерения динамики выделения инсулина из предлагаемого наноконтейнера в окружающую внешнюю среду приведены в Таблице 3.
| Таблица 3 | |||||||
| Временные точки контроля (час.) | 2 | 40 | 80 | 100 | 200 | 280 |
| Количество освобожденного инсулина (%) из устройства-прототипа | | 10 | 35 | 60 | 66 | 91,1 | |
| Количество освобожденного инсулина (%) из наноконтейнера с торцом, снабженным заглушкой и маскированным каталазой | | 7 | 20 | 45 | 54 | 76 | 91 |
Как следует из Таблицы 3, предложенное устройство обеспечивает (относительно устройства-прототипа) увеличение времени выделения инсулина на 80 часов.
Пример 4
В этом примере было использовано 2,2×10 -3 Кг рулонов из галлуазита, причем длина рулона составляла 1×10-7 метра 15(Фиг.1), расстояние между слоями рулона 12(Фиг.1) равнялось 1,8×10-9 метра, а диаметром канала рулона 13(Фиг.1) составлял 1,2×10-7 метра. Трубчатая оболочка рулона 1(Фиг.1) образована 40 слоями. В качестве контейнируемого материала, служащего наполнителем внутренней части трубчатой многослойной оболочки 1(Фиг.1), использовали nifedipine (медицинский препарат для лечения приступов стенокардии, т.е. 2,6-Диметил-4-(2-нитрофенил)-1,4-дигидропиридин-3,5-дикарбоновой кислоты).
10 мл воды с pH 7 заливали в ультразвуковую ванну при температуре 18°С и нормальном атмосферном давлении 1013,25 гПа. Туда же добавляли 30×10-3 Кг рулонов 1(Фиг.1) с вышеприведенными параметрами. В эту смесь добавлялось 1,2×10-3 Кг порошка из нанокристаллов TiO 2 с размерами частиц 01,0×10-7 метра. Затем включали источник ультразвуковых колебаний и определяли резонансную частоту (поиск производился в интервале от 20 до 50 КГц) по методике, раскрытой в [7]. В соответствии с рекомендациями, которые изложены в этом источнике информации, форму ультразвукового сигнала задавали или прямоугольную, или синусоидальную или пилообразную. После 22 минуты обработки раствора (экспериментально выявленное время закупорки частицей TiO2 одного из торцов рулона 1 (Фиг.2)) ультразвуком на выявленной резонансной частоте, наноконтейнеры со сформированной торцевой заглушкой 2(Фиг.2) извлекали и ополаскивали в течение 1,5 минут в потоке воды (расход которой составлял 4,5 л/мин) pH6,5 при температуре 10°С. Далее поверхность рулона 1(Фиг.4) по методике, раскрытой в работе [9], модифицировали наночастицами золота (gold nanoparticle), образующими частичное (имеющее значение 10-8%) покрытие материалом поверхности рулона наноконтейнера 4(Фиг.4). Полученные таким образом структуры помещают в 12 мл nifedipine и в течение 11 минут воздействуют на раствор ультразвуком с частотой 8 КГц. Извлеченные наноконтейнеры (Фиг.4), каналы рулонов которых заполнены nifedipine, подвергали ополаскиванию в течение 1 минуты в потоке воды (расход которой составлял 3,2 л/мин) (с показателем pH6,5) при температуре 10°С.
После этого рулоны 1(Фиг.4) с торцевой заглушкой 2(Фиг.4) и частичным покрытием золотыми наночастицами поверхности рулона наноконтейнера 4(Фиг.4), каналы которых были заполнены материалом nifedipine, помещались в другую емкость с водой (pH7), нагретой до температуры 20°С. В этой емкости происходило постепенное высвобождение из наноконтейнеров материала nifedipine во внешнюю среду.
Контроль динамики возрастания концентрации nifedipine во внешней среде, производили методами UV-фотометрии посредством использования спектрального прибора Specord М40, обладающего точностью 0,1%.
Результаты сравнительного (с устройством-прототипом) измерения динамики выделения nifedipine из предлагаемого наноконтейнера, снабженного торцевой заглушкой и частично покрытого металлом (Аu) рулона 1(Фиг.4), в окружающую внешнюю среду приведены в Таблице 4.
| Таблица 4 | |||||||
| Временные точки контроля (час.) | 10 | 40 | 100 | 200 | 300 | 400 |
| Количество освобожденного nifedipine (%) из устройства-прототипа | | 5 | 19 | 47 | 90 | 90,1 | |
| Количество освобожденного nifedipine (%) из наноконтейнера с торцом, снабженным заглушкой, и частично маскированной золотом поверхностью | | 2 | 13 | 38 | 79 | 85 | 90 |
Как следует из Таблицы 4, предложенное устройство обеспечивает (относительно устройства-прототипа) существенное (на 100 часов) увеличение времени выделения nifedipine.
Пример 5
В пятом примере было использовано 2,3×10 -3 Кг рулонов из галлуазита, причем длина рулона составляла 1×10-7 метра 15(Фиг.1), расстояние между слоями рулона 12(Фиг.1) равнялось 1,8×10-9 метра, а диаметром канала рулона 13(Фиг.1) составлял 1,1×10-7 метра. Трубчатая оболочка рулона 1(Фиг.1) образована 5 слоями. В качестве контейнируемого материала, служащего наполнителем внутренней части трубчатой многослойной оболочки 1(Фиг.1), использовали nifedipine (медицинский препарат для лечения приступов стенокардии, т.е. 2,6-Диметил-4-(2-нитрофенил)-1,4-дигидропиридин-3,5-дикарбоновой кислоты).
10 мл воды с рН7 заливали в ультразвуковую ванну при температуре 18°С и нормальном атмосферном давлении 1013,25 гПа. Туда же добавляли 30×10-3 Кг рулонов 1(Фиг.1) с вышеприведенными параметрами. В эту смесь добавлялось 1,4×10-3 Кг порошка из нанокристаллов TiO 2 с размерами частиц 1,0×10-7 метра. Затем включали источник ультразвуковых колебаний и определяли резонансную частоту (поиск производился в интервале от 20 до 50 КГц) по методике, раскрытой в [7].
В соответствии с рекомендациями, которые изложены в этом источнике информации, форму ультразвукового сигнала задавали или прямоугольную, или синусоидальную или пилообразную. После 22 минут обработки раствора (экспериментально выявленное время закупорки частицей TiO2 одного из торцов рулона 1(Фиг.2)) ультразвуком на выявленной резонансной частоте, наноконтейнеры со сформированной торцевой заглушкой 2(Фиг.2) извлекали и ополаскивали в течение 1,5 минут в потоке воды (расход которой составлял 4,5 л/мин) воды (с показателем pH равном 6,5) при температуре 10°С.
Далее поверхность рулона 1(Фиг.4) по методике, раскрытой в работе [9], модифицировали наночастицами золота (gold nanoparticle), образующими частичное (имеющее значение 98%) покрытие материалом поверхности рулона наноконтейнера 4(Фиг.4). Полученные таким образом структуры помещают в 12 мл nifedipine и в течение 11 минут воздействуют на раствор ультразвуком с частотой 8 КГц. Извлеченные наноконтейнеры (Фиг.4), каналы рулонов которых заполнены nifedipine, подвергали ополаскиванию в течение 1 минуты в потоке воды (расход которой составлял 3,2 л/мин) с показателем pH6,5 при температуре 10°С.
После этого рулоны 1(Фиг.4) с торцевой заглушкой 2(Фиг.4) и частичным покрытием золотыми наночастицами поверхности рулона наноконтейнера 4(Фиг.4), каналы которых были заполнены материалом nifedipine, помещались в другую емкость с водой (pH7), нагретой до температуры 20°С. В этой емкости происходило постепенное высвобождение из наноконтейнеров nifedipine во внешнюю среду.
Контроль динамики возрастания концентрации nifedipine во внешней среде, производили методами UV-фотометрии посредством использования спектрального прибора Specord М40, обладающего точностью 0,1%.
Результаты сравнительного (с устройством-прототипом) измерения динамики выделения nifedipine из предлагаемого наноконтейнера, снабженного торцевой заглушкой и частично покрытого металлом (Аu) рулона, в окружающую внешнюю среду приведены в Таблице 5.
| Таблица 5 | |||||||
| Временные точки контроля (час.) | 10 | 40 | 100 | 200 | 300 | 450 |
| Количество освобожденного nifedipine (%) из устройства - прототипа | | 5 | 19 | 47 | 90 | 90,2 | |
| Количество освобожденного nifedipine (%) из наноконтейнера с торцом, снабженным заглушкой, и частично маскированной золотом поверхностью | | 1,5 | 9 | 32 | 50 | 76 | 90 |
Как следует из Таблицы 5, предложенное устройство обеспечивает (относительно устройства-прототипа) увеличение времени выделения nifedipine фактически на 150 часов.
Пример 6
В шестом примере было использовано 1,8×10 -3 Кг рулонов из галлуазита, причем длина рулона составляла 5×10-7 метра 15(Фиг.1), расстояние между слоями рулона 12(Фиг.1) характеризовалось размером 1,1×10-9 метра, а диаметром канала рулона 13(Фиг.1) составлял 1,0×10 -8 метра. Трубчатая оболочка рулона 1(Фиг.1) была образована 2 слоями. В качестве контейнируемого материала, служащего наполнителем внутренней части трубчатой многослойной оболочки рулона 1(Фиг.1), использовали 50% спиртовой раствор 8-hydroxyquinoline.
25 мл воды с рН7 заливали в ультразвуковую ванну при температуре 21°С и нормальном атмосферном давлении 1013,25 гПа. Туда же добавляли 11×10-3 Кг рулонов 1(Фиг.1) с вышеприведенными параметрами. В эту смесь добавлялось 2,1×10-3 Кг порошка из нанокристаллов TiO2 с размерами частиц 0,9×10-8 метра. Затем включали источник ультразвуковых колебаний и определяли резонансную частоту (поиск производился в интервале от 20 до 50 КГц) по методике, раскрытой в [7]. В соответствии с рекомендациями, которые изложены в этом источнике информации, форму ультразвукового сигнала задавали или прямоугольную, или синусоидальную или пилообразную. После 21 минуты обработки раствора (экспериментально выявленное время закупорки частицей TiO2 одного из торцов рулона 1(Фиг.6)) ультразвуком на выявленной резонансной частоте, наноконтейнеры со сформированной торцевой заглушкой 2(Фиг.6) извлекали и ополаскивали в течение 3 минут в потоке воды (расход которой составлял 4,5 л/мин) с показателем pH6,5 при температуре 10°С.
Далее поверхность рулона 1(Фиг.6) по методике, раскрытой в работе [9], модифицировали наночастицами золота (gold nanoparticle), образующими частичное (равное 75%) маскирование отличным от диоксида кремния материалом поверхности рулона 61(Фиг.6). По технологии, описанной в примере 2, на открытой извне поверхности торцевой заглушке 2(Фиг.6) адсорбируют каталазу, образующую покрытие материалом, которое маскирует сорок процентов указанной поверхности торца рулона 62(Фиг.6).
Полученные таким образом структуры помещают в 15 мл 50% спиртового раствора 8-hydroxyquinoline. и в течение 10 минут воздействуют на раствор ультразвуком с частотой 8 КГц. Извлеченные наноконтейнеры (Фиг.6), каналы рулонов которых были заполнены 50% спиртовым раствором 8-hydroxyquinoline, ополаскивали в течение 2 минуты в потоке воды (расход которой составлял 3,8 л/мин) воды (с показателем pH равным 6,5) при температуре 10°С.
После этого данные рулоны 1(Фиг.6) с частично маскированной каталазой торцом 62(Фиг.6) и частичным маскированнной золотыми наночастицами поверхностью рулона 61(Фиг.6), каналы которых были контейнированы 50% спиртовым раствором 8-hydroxyquinoline, помещались в другую емкость с водой (pH7), нагретой до температуры 20°С. В этой емкости происходило постепенное высвобождение из наноконтейнеров 8-hydroxyquinoline в окружающую их водную среду.
Контроль динамики возрастания концентрации 8-hydroxyquinoline во внешней среде, производили методами UV-фотометрии посредством использования спектрального прибора Specord М40, обладающего точностью 0,1%.
Результаты сравнительного (с устройством-прототипом) измерения динамики выделения 8-hydroxyquinoline из предлагаемого наноконтейнера в окружающую внешнюю водную среду приведены в Таблице 6.
| Таблица 6 | |||||||
| Временные точки контроля (час.) | 10 | 40 | 100 | 300 | 350 | 500 |
| Количество освобожденного 8-hydroxyquinoline (%) из устройства-прототипа | | 3 | 23 | 55 | 89 | 90,2 | |
| Количество освобожденного 8-hydroxyquinoline (%)из наноконтенера с торцом, снабженным частично маскированной заглушкой и частично маскированной золотом поверхностью | | 2 | 19 | 47 | 75 | 80 | 90,1 |
Как следует из Таблицы 6, предложенное устройство обеспечивает (относительно устройства-прототипа) увеличение времени выделения 8-hydroxyquinoline более чем на треть.
Таким образом, полученные экспериментально данные дают основание утверждать о достижении предложенным устройством заявленного технического результата.
Источники информации
1. Заявка на изобретение США 2007/0202061, МПК: A61K 8/49, «Cosmetic skincare applications employing mineral-derived tubules for controlled release», опуб. 30.08.2007 г.
2. Полезная модель РФ 71543, МПК: A61K 8/28, «Наноконтейнер», опуб.20.03.2008 г. (прототип)
3. Журнал «Clay Minerals», v.40, р.383-426, статья «Halloysite Clay Minerals», E.Joussein and all., 2005.
4. Журнал «Small (Nano, Micro)», v.l, p.510-513,, статья «Biomimetic Synthesis of Vaterite in the Interior of Clay Nanotubules», D.Shchukin and all., 2005.
5. Изобретение США 7425232, МПК: F17C 11/00, «Hydrogen storage apparatus comprised of halloysite», опуб. 16.09.2008 г.
6. Патент BY 9777, МПК: C1B 33/00, «Способ получения молекулярных органозолей кремнезема», опуб. 30.06.2005 г.
7. Изобретение РФ 227784, МПК: C1B 31/02, «Способ экстракции фуллеренов», опуб. 27.03.2006 г.
8. Заявка на изобретение РФ 2006134485, МПК: C1G 23/047, «Способ получения мезо-пористых наноструктурированных пленок диоксида титана и способ иммобилизации на них ферментов», опуб. 10.04.2008 г.
9. Заявка на изобретение США 2009/0092836, МПК: B32B 5/16 «Gold nanoparticle-halloysite nanotube and methode of forming the same», опуб. 09.04.2009 г.
1. Наноконтейнер с торцевой заглушкой и модифицированной материалом поверхностью, характеризующийся тем, что он выполнен в виде рулона, поверхность внешней части которого образована из SiO2 , а поверхность канала представляет собой Al2O 3, при этом расстояние между образующими рулон слоями находится в пределах от 0,18
10-9 до 2,510-9 м, длина рулона располагается в диапазоне от 610-8 до 910-6 м, диаметр канала находится в интервале от 510-9 до 2,110-7 м, а число слоев рулона выбирают равным одному из значений диапазона 2-50, причем канал упомянутого рулона вблизи одного из своих торцов снабжен пробкой, а поверхность наноконтейнера полностью маскирована отличным от SiO2 материалом.
2. Наноконтейнер с торцевой заглушкой и модифицированной материалом поверхностью, характеризующийся тем, что он выполнен в виде рулона, поверхность внешней части которого образована из SiO2, а поверхность канала представляет собой Al 2O3, при этом расстояние между образующими рулон слоями находится в пределах от 0,1810-9 до 2,510-9 м, длина рулона располагается в диапазоне от 610-8 до 910-6 м, диаметр канала находится в интервале от 510-9 до 2,110-7 м, а число слоев рулона выбирают равным одному из значений диапазона 2-50, причем канал упомянутого рулона вблизи одного из своих торцов снабжен пробкой, а поверхность наноконтейнера частично маскирована отличным от SiO2 материалом.
3. Наноконтейнер по п.2, характеризующийся тем, что отличным от SiO2 материалом маскирован один из торцов рулона.
4. Наноконтейнер по п.2, характеризующийся тем, что отличным от SiO2 материалом маскированы оба торца рулона.
5. Наноконтейнер по п.2, характеризующийся тем, что отличным от SiO2 материалом маскирована поверхность SiO2 внешней части рулона.
6. Наноконтейнер по п.2, характеризующийся тем, что отличным от SiO2 материалом маскирована поверхность SiO2 внешней части рулона и один из его торцов.
7. Наноконтейнер по п.2, характеризующийся тем, что отличным от SiO2 материалом маскирована поверхность SiO2 внешней части рулона и оба его торца.
8. Наноконтейнер по п.3, характеризующийся тем, что отличным от SiO2 материалом торец рулона маскирован в интервала значений от 10-3 до 98%.
9. Наноконтейнер по п.5, характеризующийся тем, что отличным от SiO2 материалом поверхность SiO2 внешней части рулона маскирована в интервале значений от 10-8 до 98%.
