CC BY
142
УДК 544.773.33
Трофимова Е.С., Шурыгина Д.А., Буюклы Д.М., Мурашова Н.М.
СИНТЕЗ НАНОЧАСТИЦ СЕРЕБРА В ОБРАТНОЙ МИКРОЭМУЛЬСИИ ЛЕЦИТИНА
Трофимова Екатерина Сергеевна, аспирант, ведущий инженер кафедры наноматериалов и нанотехнологии, email: kat15ka@mail.ru;
Шурыгина Дарья Александровна, магистрант1 курса кафедры наноматериалов и нанотехнологии; Буюклы Дмитрий Махмудович, магистрант 1 курса кафедры наноматериалов и нанотехнологии; Мурашова Наталья Михайловна, к.х.н., доцент кафедры наноматериалов и нанотехнологии Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия 125480, Москва, ул. Героев Панфиловцев, д. 20
Разработан метод синтеза наночастиц серебра в обратной микроэмульсии на основе лецитина. Синтез основан на введении водного раствора нитрата серебра в микроэмульсию, содержащую водный раствор цитрата натрия при соотношении реагентов 16:1. С помощью просвечивающей электронной микроскопии было установлено, что метод позволяет получить частицы размером от 7 до 60 нм. Исследование спектра поглощения образца микроэмульсии с наночастицами подтверждает образование наночастиц серебра, которые с течением времени окисляются, коагулируют и выпадают в осадок.
Ключевые слова: наночастицы серебра, синтез наночастиц, обратная микроэмульсия, лецитин, наноструктурированные системы, наномедицина.
SYNTHESIS OF SILVER NANOPARTICLES IN THE REVERSE LECITHIN - BASED MICROEMULSION
Trofimova E.S., Shurygina D.A., Buyukly D.M., Murashova N.M. D. Mendeleev University of Chemical Technology of Russia, Moscow, Russia
A method for the synthesis silver nanoparticles in the reverse lecithin - based microemulsion has been developed. The synthesis is based on the introduction of an aqueous solution of silver nitrate in a microemulsion containing an aqueous solution of sodium citrate at a 16: 1 reagent ratio. With the help of transmission electron microscopy, it was found that the method makes it possible to obtain particles ranging in size from 7to 60 nm. The study of the absorption spectrum of a sample of a microemulsion with nanoparticles confirms the formation of silver nanoparticles that, over time, are oxidized, coagulated and precipitated.
Keywords: silver nanoparticles, synthesis of nanoparticles, reverse microemulsion, lecithin, nanostructured systems, nanomedicine.
Широко известно, что серебро в ионном виде обладает антисептическим, противогрибковым и бактерицидным действием. Воздействие ионов серебра на микробную клетку заключается во взаимодействии с клеточной оболочкой, сорбируясь на поверхности клетки, серебро проникает внутрь клетки и ингибирует ферменты дыхательной цепи. Наночастицы серебра обладают высоким отношением их поверхности к объему, что и определяет их большую эффективность действия [1].
Ранее на кафедре Наноматериалов и нанотехнологии РХТУ им. Д.И. Менделеева был разработан состав биосовместимой микроэмульсии, содержащей лецитин, вазелиновое масло, натуральное жирное растительное масло, натуральное эфирное масло и олеиновую кислоту в качестве соПАВ [2]. На основе этой микроэмульсии можно создать ранозаживляющее средство, которое содержит наночастицы серебра. С точки зрения технологии наиболее выгодным является синтез наночастиц серебра в той же микроэмульсии, в
которой они будут в дальнейшем присутствовать в качестве действующего вещества.
Целью данной работы стала разработка методики получения наночастиц серебра в обратной микроэмульсии на основе лецитина.
Существует несколько методов синтеза наночастиц в обратных микроэмульсиях, они отличаются методом введения реагентов. Одним из самых распространенных методов является слияние двух микроэмульсий, в водных фазах которых растворены реагенты. Возможен вариант слияния растворов обратных мицелл, не содержащих воду, но с солюбилизированными в них реагентами. Часто используют метод смешивания микроэмульсии, содержащей один из реагентов, с раствором второго реагента в воде или масле [3].
В ходе работы была разработана методика синтеза, при которой в микроэмульсию, содержащую водный раствор цитрата натрия, добавляли водный раствор нитрата серебра при воздействии ультразвука.
Для синтеза была использована разработанная ранее микроэмульсия [2], органическая фаза которой содержала 5 мас. % лецитина (22 мас. % фосфолипидного концентрата «Мослецитин»), 72 мас. % вазелинового масла, 6 мас. % олеиновой кислоты. Предварительно была определена солюбилизационная емкость этой микроэмульсии по водному раствору (0,05 моль/л) цитрата натрия, она составила 14 мас.%. Оптимальное мольное соотношение цитрата натрия и нитрата серебра было выбрано 16 : 1.
При попытке слияния двух микроэмульсий, одна из которых содержит цитрат натрия, а другая -нитрат серебра, выяснилось, что микроэмульсия с нитратом серебра темнеет в течение нескольких часов после солюбилизации водного раствора нитрата серебра. Это можно объяснить окислением компонентов микроэмульсии, например, олеиновой кислоты или лецитина. В результате работы был разработан метод получения наночастиц серебра в обратной микроэмульсии на основе лецитина (рисунок 1), который включает введение водного раствора нитрата серебра с концентрацией 0,0125 моль/л в микроэмульсию, содержащую водный раствор цитрата натрия с концентрацией 0,05 моль/л, при мольном соотношении цитрата натрия и нитрата серебра 16 : 1.
При смешивании реагентов происходила химическая реакция, описанная уравнением (1)
6AgNO3 + 3Na3C6H5O7*2H2O = 6Ag + 3Na2C5H4O5 + ЗСО2 + 3NaNO3 + 3HNO3 (1).
Был проведен анализ размера капель микроэмульсии методом динамического
светорассеяния на анализаторе Malvern Zetasizer Nano (Malvern, Великобритания). На рисунке 2 представлена зависимость распределения числа частиц (N, %) по размеру.
Рис.2. Гидродинамический диаметр капель микроэмульсии с мольным соотношением цитрат натрия/нитрат серебра 16:1 при 1=25^
По данным измерения, средний размер капель в микроэмульсии с мольным соотношением цитрат натрия/нитрат серебра 16 : 1 составил 30 нм.
Далее был проведен анализ размера синтезированных частиц методом просвечивающей электронной микроскопии (рисунок 3).
Рис.1. Схема синтеза микроэмульсии с наночастицами серебра
Рис. 3. Микрофотография наночастиц, полученных при соотношении цитрата натрия и нитрата серебра 16 : 1
Максимальный размер частиц на микрофотографии составляет 60 нм, минимальный размер 7 нм.
Дополнительно был исследован спектр поглощения образца микроэмульсии с наночастицами при помощи спектрофотометра Сагу 50 ^апап, США). Полученные данные представлены на рисунке 4.
Рис.4. Зависимость спектров поглощения микроэмульсии с наночастицами от времени: 1 - через 1 час; 2 - через 2 часа; 3 - через 3 часа; 4 - через 4 часа; 5 - через 5 часов; 6 - через 6 часов; 7 - через 24 часа
Спектральный пик, наблюдаемый при Х—480 нм, согласно теории Ми, соответствует поглощению сферических наночастиц серебра размером 60 нм [4]. С течением времени высота пика уменьшается, что можно объяснить окислением частиц. Наличие второго плеча в диапазоне длин волн 500-550 нм свидетельствует о коагуляции и укрупнении наночастиц. Спустя 72 часа коагуляция крупных частиц с образованием осадка наблюдается визуально.
Микроэмульсия лецитина позволяет получить наночастицы серебра размером 60 нм, но с низкой концентрацией, равной 2,8*10-3 мас. %, и не устойчивые к окислению. Возможно, для получения стабильных наночастиц требуется введение в состав микроэмульсии антиоксиданта.
Список литературы
1. Букина Ю.А., Сергеева Е.А. Антибактериальные свойства и механизм бактерицидного действия наночастиц и ионов серебра // Вестник Казанского технологического университета. - 2012. - №14. - С. 170-173.
2. Трофимова Е.С., Костюченко М.Ю., Мурашова Н.М., Юртов Е.В. Микроэмульсии и лиотропные жидкие кристаллы для медицинского применения // Сборник тезисов VII ежегодной конференции Нанотехнологического общества России (Москва, 2 марта 2016 г.). - М.: Общероссийская общественная организация «Нанотехнологическое общество России», 2016. - С. 182-184.
3. Товстун С.А., Разумов В.Ф. Получение наночастиц в обратных микроэмульсиях // Успехи химии. - Т.80, №10. - 2011. - С. 996-999.
4. Skillman D.C., Berry C.R. Effect of Particle Shape on the Spectral Absorption of Colloidal Silver in Gelatin// The Journal of Chemical Physics. - 1968. Vol. 48. № 7. - P. 3297-3304.
