[go: up one dir, main page]

RU2426692C1 - Method to produce nanoparticles of silica - Google Patents

Method to produce nanoparticles of silica Download PDF

Info

Publication number
RU2426692C1
RU2426692C1 RU2010112401/05A RU2010112401A RU2426692C1 RU 2426692 C1 RU2426692 C1 RU 2426692C1 RU 2010112401/05 A RU2010112401/05 A RU 2010112401/05A RU 2010112401 A RU2010112401 A RU 2010112401A RU 2426692 C1 RU2426692 C1 RU 2426692C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
nanosol
silica
nanoparticles
water
ratio
Prior art date
Application number
RU2010112401/05A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Дмитрий Валентинович Калинин (RU)
Дмитрий Валентинович Калинин
Валентина Васильевна Сердобинцева (RU)
Валентина Васильевна Сердобинцева
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения РАН (Институт геологии и минералогии СО РАН, ИГМ СО РАН)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской академии наук Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения РАН (Институт геологии и минералогии СО РАН, ИГМ СО РАН) filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения РАН (Институт геологии и минералогии СО РАН, ИГМ СО РАН)
Priority to RU2010112401/05A priority Critical patent/RU2426692C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2426692C1 publication Critical patent/RU2426692C1/en

Links

Landscapes

  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

FIELD: nanotechnologies.
SUBSTANCE: invention relates to production of silica nanoparticles. The method includes production of silica nanosol by hydrolysis of tetraethoxysilane (TEOS) with the ratio of TEOS: ethanol: water, acidified with HC1 up to pH 1.5-2,=1:5:6 and nanosol maturing. Nanosol maturing is carried out for two hours at the temperature of 40-50°C. The mature alcohol is dissolved with water at the ratio of 1:8, additing anion-exchange resin AB 17/2 at the weight ratio of nanosol: resin=10:(2.8-3). It is mixed for 15-20 minutes, and nanosol is filtered from granules of anion-exchange resin.
EFFECT: invention makes it possible to produce nanosol with pH 6,5-7, resistant to aggregation of nanoparticles and coagulation, when adding biological buffer solutions, solutions of pilolysine or solutions of oligonucleotides.
1 ex

Description

Область техникиTechnical field

Изобретение относится к нанотехнологиям, а именно к получению золя наночастиц кремнезема, предназначенного для применения в медицинских целях, в частности, в качестве транспортера олигонуклеотидов в пораженные клетки в виде комплексов наночастица-олигонуклеотид.The invention relates to nanotechnology, namely, to obtain a sol of silica nanoparticles intended for medical use, in particular, as a transporter of oligonucleotides to affected cells in the form of nanoparticle-oligonucleotide complexes.

Уровень техникиState of the art

Уникальную возможность лечения генных заболеваний (опухолей и инфекций вирусной природы) открывает способность олигонуклеотидов выполнять коррекцию мутаций в поврежденных генах. Однако существует проблема доставки олигонуклеотидов к поврежденному гену. Эта проблема может быть разрешена, в частности, с помощью комплекса наночастица - олигонуклеотид, способного проникать в клетки млекопитающих. Известно, что производные олигонуклеотидов, адресованные к структуре генома, способны иммобилизоваться на наночастицах TiO2 и SiO2. Так, например, в работе (Paunesku, Т.Biology of TiO2 - oligonucleotide nanocomposites / Т.Paunesku, Т.Rajh, G.Wiederrecht, J.Maser, S.Vogt, N.Stojicevic, M.Protic, B.Lai, J.Oryhon, M.Thumauer, G.Woloschak // Nature materials. - 2003. - V.2. - P.343-345) обнаружена уникальная способность комплекса: наночастица TiO2 - олигонуклеотид ДНК проникать в клетки млекопитающих.The unique ability to treat gene diseases (tumors and infections of a viral nature) opens up the ability of oligonucleotides to carry out the correction of mutations in damaged genes. However, there is a problem in the delivery of oligonucleotides to a damaged gene. This problem can be solved, in particular, by using a nanoparticle – oligonucleotide complex capable of penetrating mammalian cells. Derivatives of oligonucleotides addressed to the structure of the genome are known to be able to immobilize on TiO 2 and SiO 2 nanoparticles. For example, in (Paunesku, T. Biology of TiO 2 - oligonucleotide nanocomposites / T. Paunesku, T. Rajh, G. Wiederrecht, J. Maser, S. Vogt, N. Stojicevic, M. Protic, B. Lai , J. Oryhon, M. Thumauer, G. Woloschak // Nature materials. - 2003. - V.2. - P.343-345) the unique ability of the complex was discovered: a TiO 2 nanoparticle - DNA oligonucleotide to penetrate mammalian cells.

Уникальные свойства наночастиц TiO2 и SiO2 обусловлены наноразмерным эффектом. Для эффективного проникновения наночастиц в клетки требуемый размер наночастиц должен составлять 4-5 нм.The unique properties of TiO 2 and SiO 2 nanoparticles are due to the nanoscale effect. For the effective penetration of nanoparticles into cells, the required nanoparticle size should be 4-5 nm.

Известен способ синтеза наночастиц кремнезема (SiO2), описанный в патенте №2370310, опубл. 20 октября 2009 г., состоящий в том, что при приготовлении золя кремнезема использованы мольные отношения реагентов: тетраэтоксисилан (ТЭОС) : вода, подкисленная HCl до рН 1,5-2, : этанол = 1:6:5.A known method of synthesis of silica nanoparticles (SiO 2 ) described in patent No. 2370310, publ. October 20, 2009, consisting in the fact that in the preparation of the silica sol, the molar ratios of the reagents were used: tetraethoxysilane (TEOS): water, acidified with HCl to pH 1.5-2,: ethanol = 1: 6: 5.

Однако водно-этаноловый нанозоль наночастиц кремнезема с размером 5-8 нм, полученных этим способом, имеет высокое содержание HCl с рН нанозоля 1,5-2 и содержание этанола 30 об. %, что препятствует его непосредственному применению в медицинских целях. Кроме этого, в кислых средах наночастицы кремнезема быстро агрегируют с образованием пространственной сетки геля. Поэтому для сохранения коагуляционной стабильности нанозоля в него вводят поверхностно-активное вещество - цетилтриметиламмония хлорид, что также нежелательно при использовании золя в медицинских целях.However, the water-ethanol nanosol of silica nanoparticles with a size of 5-8 nm obtained by this method has a high HCl content with a pH of 1.5-2 nanosol and an ethanol content of 30 vol. %, which prevents its direct use for medical purposes. In addition, in acidic media, silica nanoparticles quickly aggregate to form a spatial gel network. Therefore, to maintain the coagulation stability of the nanosol, a surfactant, cetyltrimethylammonium chloride, is introduced into it, which is also undesirable when using the sol for medical purposes.

Задачей изобретения является разработка способа получения стабильного нанозоля частиц кремнезема (SiO2) с размером 4-5 нм с рН 6,5-7, пригодного для создания комплекса: наночастица SiO2 - олигонуклеотид ДНК и его дальнейшего использования в лечебных целях.The objective of the invention is to develop a method for producing a stable nanosol of silica particles (SiO 2 ) with a size of 4-5 nm with a pH of 6.5-7, suitable for creating a complex: SiO 2 nanoparticle - DNA oligonucleotide and its further use for therapeutic purposes.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Сущность изобретения состоит в том, что в известном способе получения нанозоля кремнезема, включающем получение кислого нанозоля кремнезема с рН 1,5-2 путем гидролиза тетраэтоксисилана (ТЭОС) в смеси ТЭОС : этанол : вода, подкисленная HCl до рН 1,5-2,=1:5:6 соответственно, с последующей выдержкой для созревания нанозоля, время созревания нанозоля составляет два часа при температуре 40-50°С. Созревший нанозоль с размером наночастиц 4-5 нм для стабилизации разбавляют водой в соотношении 1:8, что препятствует агрегации наночастиц, при этом рН нанозоля повышается до 3-3,5. Затем в нанозоль вводят анионообменную смолу АВ 17/2 в весовом соотношении нанозоль : смола, равном 10:(2,8-3), перемешивают в течение 15-20 минут и отфильтровывают гранулы смолы от нанозоля.The essence of the invention lies in the fact that in the known method for producing silica nanosol, which includes obtaining silica nanosol with pH 1.5-2 by hydrolysis of tetraethoxysilane (TEOS) in a mixture of TEOS: ethanol: water, acidified with HCl to pH 1.5-2, = 1: 5: 6, respectively, followed by exposure to the maturation of the nanosol, the maturation time of the nanosol is two hours at a temperature of 40-50 ° C. Ripe nanosol with a nanoparticle size of 4-5 nm for stabilization is diluted with water in a ratio of 1: 8, which prevents the aggregation of nanoparticles, while the pH of the nanosol rises to 3-3.5. Then, AB 17/2 anion-exchange resin is introduced into the nanosol in the weight ratio of nanosol: resin equal to 10: (2.8-3), stirred for 15-20 minutes and the resin granules are filtered off from the nanosol.

При этом достигается следующий технический результат:This achieves the following technical result:

- получают прозрачный бесцветный нанозоль кремнезема с рН 6,5-7;- get a clear, colorless silica nanosol with a pH of 6.5-7;

- за счет высокой степени разбавления при нейтральном заряде поверхности частиц получают нанозоль, устойчивый к агрегации наночастиц и коагуляции нанозоля, по крайней мере в течение 48-72 часов;- due to the high degree of dilution with a neutral charge on the surface of the particles, a nanosol is obtained that is resistant to aggregation of nanoparticles and coagulation of the nanosol for at least 48-72 hours;

- получают нанозоль, содержащий этанол в количестве не более 2-2,5%;- get nanosol containing ethanol in an amount of not more than 2-2.5%;

- полученный нанозоль устойчив к агрегации наночастиц и коагуляции при добавлении к нему: а) биологических буферных растворов; б) растворов белка пилолизина; в) растворов олигонуклеотидов;- the obtained nanosol is resistant to aggregation of nanoparticles and coagulation when added to it: a) biological buffer solutions; b) solutions of pililizin protein; c) solutions of oligonucleotides;

- полученный нанозоль при использовании в медицинских целях может быть разбавлен до концентрации 1:100, что дополнительно увеличивает его устойчивость к агрегации частиц и коагуляции.- the obtained nanosol, when used for medical purposes, can be diluted to a concentration of 1: 100, which further increases its resistance to particle aggregation and coagulation.

Обоснование введенных признаковJustification of the introduced features

Для получения нейтрального (рН 6,5-7) нанозоля кремнезема с размером частиц 4-5 нм впервые используют кислые нанозоли кремнезема, получаемые путем гидролиза тетраэтоксисилана в растворе этанола и водного раствора HCl (с рН смеси 1,5-2) с последующим созреванием, которые затем разбавляют водой без стабилизации ПАВ и нейтрализуют до рН 6,5-7 путем обработки анионообменной смолой АВ 17/2.To obtain a neutral (pH 6.5-7) silica nanosol with a particle size of 4-5 nm, acidic silica nanosols obtained by hydrolysis of tetraethoxysilane in a solution of ethanol and an aqueous HCl solution (with a pH of a mixture of 1.5-2) are used for the first time, followed by maturation which are then diluted with water without stabilization of the surfactant and neutralized to a pH of 6.5-7 by treatment with anion exchange resin AB 17/2.

При подготовке к использованию в медицинских целях золь дополнительно разбавляют до нужной концентрации и вводят в него буферные растворы и растворы олигонуклеотидов.In preparation for medical use, the sol is additionally diluted to the desired concentration and buffer solutions and oligonucleotide solutions are introduced into it.

Таким образом, заявляемая совокупность признаков позволяет, исключить высокую кислотность золя и такие нежелательные процессы, как агрегацию наночастиц и образование пространственной сетки геля, и благодаря этому получить коллоидные растворы (нанозоли) наночастиц кремнезема с размером 4-5 нм совместимые с биологическим буферным раствором, растворами пилолизина, раствором олигонуклеотидов. Наночастицы из такого нанозоля способны проникать через клеточную оболочку и могут быть использованы для решения задачи транспорта олигонуклеотидов внутрь клетки в виде комплексов наночастица SiO2 - олигонуклеотид или комплекса наночастица SiO2 - пилолизин-олигонуклеотид.Thus, the claimed combination of features makes it possible to exclude the high acidity of the sol and such undesirable processes as aggregation of nanoparticles and the formation of a spatial gel network, and due to this, to obtain colloidal solutions (nanosols) of silica nanoparticles with a size of 4-5 nm compatible with biological buffer solution, solutions pilolysin, a solution of oligonucleotides. Nanoparticles from such a nanosol can penetrate the cell membrane and can be used to solve the problem of transporting oligonucleotides into the cell in the form of SiO 2 nanoparticle – oligonucleotide complexes or SiO 2 –pilolysin-oligonucleotide nanoparticle complexes.

Пример осуществления способаAn example of the method

Нанозоль готовят из смеси реагентов: тетраэтоксисилан (ТЭОС) : вода, подкисленная НСl до рН 1,5-2, : этанол, взятых в мольных отношениях: 1:5:6 соответственно. Для созревания нанозоля наночастиц кремнезема до размера 4-5 нм смесь реагентов выдерживают в течение двух часов при температуре 40-50°С. При этом первоначальный объем смеси уменьшается на одну четвертую часть в основном за счет испарения этанола. Далее созревший нанозоль наночастиц с рН=1,5-2 разбавляют водой в соотношении 1:8, в итоге чего рН нанозоля увеличивается до 3,5. В разбавленный нанозоль для полной нейтрализации НСl вводят гранулированную анионообменную смолу АВ 17/2 в весовом соотношении нанозоль : смола = 10:(2,8-3), перемешивают в течение 15-20 минут, что достаточно для протекания процесса нейтрализации HCl, отфильтровывают гранулы смолы с помощью бумажного фильтра и получают нанозоль частиц SiO2 с рН 6,5-7 и содержанием этанола 2-2,5 об.%Nanosol is prepared from a mixture of reagents: tetraethoxysilane (TEOS): water, acidified with HCl to pH 1.5-2,: ethanol taken in molar ratios: 1: 5: 6, respectively. To ripen the nanosol of silica nanoparticles to a size of 4-5 nm, the mixture of reagents is incubated for two hours at a temperature of 40-50 ° C. In this case, the initial volume of the mixture is reduced by one fourth, mainly due to the evaporation of ethanol. Next, the ripened nanosol of nanoparticles with pH = 1.5-2 is diluted with water in a ratio of 1: 8, as a result of which the pH of the nanosol increases to 3.5. Granular anion exchange resin AB 17/2 is introduced into diluted nanosol to completely neutralize HCl in a weight ratio of nanosol: resin = 10: (2.8-3), stirred for 15-20 minutes, which is sufficient for the HCl neutralization process to proceed, the granules are filtered off resin using a paper filter and get nanosol of particles of SiO 2 with a pH of 6.5-7 and an ethanol content of 2-2.5 vol.%

Полученный нанозоль кремнезема устойчив к коагуляции и гелеобразованию в течение 10-15 суток при нормальных условиях. При введении в золь биологического буфера электролитов, раствора олигонуклеотидов и комплекса пилолизин - олигонуклиотид коагуляции гелеобразования не происходит.The obtained silica nanosol is resistant to coagulation and gelation for 10-15 days under normal conditions. When electrolytes, a solution of oligonucleotides and a complex of pilolysin - oligonucleotides are introduced into a sol of a biological buffer, gelation does not coagulate.

Claims (1)

Способ получения наночастиц кремнезема, включающий получение нанозоля кремнезема путем гидролиза тетраэтоксисилана (ТЭОС) при соотношении ТЭОС : этанол : вода, подкисленная HCl до рН 1,5-2,=1:5:6, и созревание нанозоля, отличающийся тем, что созревание нанозоля проводят в течение двух часов при температуре 40-50°С, созревший нанозоль разбавляют водой в соотношении 1:8, вводят в него анионообменную смолу АВ 17/2 в весовом соотношении нанозоль: смола = 10:(2,8-3), перемешивают в течение 15-20 мин и отфильтровывают нанозоль от гранул анионообменной смолы. A method of producing silica nanoparticles, including the preparation of silica nanosol by hydrolysis of tetraethoxysilane (TEOS) at a ratio of TEOS: ethanol: water, acidified with HCl to pH 1.5-2, = 1: 5: 6, and maturation of nanosol, characterized in that the maturation of nanosol carried out for two hours at a temperature of 40-50 ° C, the ripened nanosol is diluted with water in a ratio of 1: 8, an anion exchange resin AB 17/2 is introduced into it in a weight ratio of nanosol: resin = 10: (2.8-3), mixed for 15-20 minutes and the nanosol is filtered off from the granules of the anion exchange resin.
RU2010112401/05A 2010-03-30 2010-03-30 Method to produce nanoparticles of silica RU2426692C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010112401/05A RU2426692C1 (en) 2010-03-30 2010-03-30 Method to produce nanoparticles of silica

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010112401/05A RU2426692C1 (en) 2010-03-30 2010-03-30 Method to produce nanoparticles of silica

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2426692C1 true RU2426692C1 (en) 2011-08-20

Family

ID=44755803

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010112401/05A RU2426692C1 (en) 2010-03-30 2010-03-30 Method to produce nanoparticles of silica

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2426692C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2492230C1 (en) * 2012-05-18 2013-09-10 Дмитрий Валентинович Калинин Method of yeast activation
RU2523415C1 (en) * 2013-07-05 2014-07-20 Дмитрий Валентинович Калинин Method of obtaining mineral silicic water
RU2590379C1 (en) * 2015-03-26 2016-07-10 Общество с ограниченной ответственностью НПО "СОВРЕМЕННЫЕ ПОЖАРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ" (ООО "НПО" "СОПОТ") Foamed silica gel, application of foamed silica gel as a fire extinguishing agent and sol-gel synthesis method thereof
RU2773514C2 (en) * 2020-08-20 2022-06-06 Акционерное общество "ЭКОС-1" Method for production of granules of especially pure silicon dioxide

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020073849A (en) * 2001-03-16 2002-09-28 한국과학기술연구원 Synthesis of Silica Nanosize Particles by a Reverse Micelle and Sol―Gel Process
RU2370310C1 (en) * 2008-05-20 2009-10-20 Учреждение Российской академии наук Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения Российской академии наук (Институт геологии и минералогии СО РАН) Method of obtaining chemosensory films

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020073849A (en) * 2001-03-16 2002-09-28 한국과학기술연구원 Synthesis of Silica Nanosize Particles by a Reverse Micelle and Sol―Gel Process
RU2370310C1 (en) * 2008-05-20 2009-10-20 Учреждение Российской академии наук Институт геологии и минералогии им. В.С. Соболева Сибирского отделения Российской академии наук (Институт геологии и минералогии СО РАН) Method of obtaining chemosensory films

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2492230C1 (en) * 2012-05-18 2013-09-10 Дмитрий Валентинович Калинин Method of yeast activation
RU2523415C1 (en) * 2013-07-05 2014-07-20 Дмитрий Валентинович Калинин Method of obtaining mineral silicic water
RU2590379C1 (en) * 2015-03-26 2016-07-10 Общество с ограниченной ответственностью НПО "СОВРЕМЕННЫЕ ПОЖАРНЫЕ ТЕХНОЛОГИИ" (ООО "НПО" "СОПОТ") Foamed silica gel, application of foamed silica gel as a fire extinguishing agent and sol-gel synthesis method thereof
RU2773514C2 (en) * 2020-08-20 2022-06-06 Акционерное общество "ЭКОС-1" Method for production of granules of especially pure silicon dioxide

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Massaro et al. Halloysite nanotubes for efficient loading, stabilization and controlled release of insulin
Annenkov et al. Silicic acid condensation under the influence of water-soluble polymers: From biology to new materials
Tian et al. Antibacterial applications and safety issues of silica‐based materials: A review
Masoudipour et al. Surfactant effects on the particle size, zeta potential, and stability of starch nanoparticles and their use in a pH-responsive manner
Jin et al. Hydrothermal synthesis of hydroxyapatite nanorods in the presence of sodium citrate and its aqueous colloidal stability evaluation in neutral pH
EP2118006B9 (en) Method for preparing silica compositions, silica compositions and uses thereof
JP6618475B2 (en) Materials and methods related to stabilized polymeric silicate compositions
Li et al. CaCO3/tetraethylenepentamine–graphene hollow microspheres as biocompatible bone drug carriers for controlled release
RU2426692C1 (en) Method to produce nanoparticles of silica
CN111438368B (en) Gold-platinum bimetallic nanoenzyme prepared from silk fibroin solution and application thereof
RU2419439C1 (en) Antibacterial medication and method of its obtaining
Voinescu et al. Mineralization of CaCO3 in the presence of egg white lysozyme
CN112998030A (en) Application of copper-doped carbon dots in antibacterial product
CN106456454A (en) Disintegratable core/shell silica particles for encapsulating and releasing bioactive macromolecules
Yuan et al. Low temperature and template-free synthesis of hollow hydroxy zinc phosphate nanospheres and their application in drug delivery
Mallakpour et al. Potential of tragacanth gum in the industries: a short journey from past to the future
CN108541866A (en) A kind of cinnamic acid-sodium alginate-chitosan nanoparticle and preparation method thereof
Schröder et al. Inorganic polyphosphate: coacervate formation and functional significance in nanomedical applications
AU2011212254A1 (en) Composition comprising mixed metal compounds and xanthan
CN109111575A (en) A kind of preparation method and application of metal-organic framework nano particle
Rojas et al. LDH nanoparticles: synthesis, size control and applications in nanomedicine
Shakola et al. The first electrochemical N-arylation of chitosan. Antibacterial effect of novel cationic chitosan derivatives
KR20160127845A (en) silk fibroin gel produced by adding nitrate salt and production method of the same
CN103156811A (en) Preparation method for amphiphilic polymer drug micelle with calcium phosphate shell
Overton et al. Water-dispersible silica-polyelectrolyte nanocomposites prepared via acid-triggered polycondensation of silicic acid and directed by polycations