RU2841812C1 - Method of producing biocidal additive based on cluster silver - Google Patents
Method of producing biocidal additive based on cluster silver Download PDFInfo
- Publication number
- RU2841812C1 RU2841812C1 RU2024126251A RU2024126251A RU2841812C1 RU 2841812 C1 RU2841812 C1 RU 2841812C1 RU 2024126251 A RU2024126251 A RU 2024126251A RU 2024126251 A RU2024126251 A RU 2024126251A RU 2841812 C1 RU2841812 C1 RU 2841812C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- silver
- solution
- producing
- biocidal
- biocidal additive
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к способу получения биоцидной добавки на основе наноразмерных частиц металлов и может быть использовано при изготовлении бумаги с антибактериальными и фунгицидными свойствами, предназначенной для производства упаковочных материалов в пищевой, фармацевтической и медицинской промышленности.The invention relates to a method for producing a biocidal additive based on nanosized metal particles and can be used in the manufacture of paper with antibacterial and fungicidal properties intended for the production of packaging materials in the food, pharmaceutical and medical industries.
В последнее время активно ведется скрининг новых бактерицидных и фунгицидных добавок среди металлических наночастиц и наноструктур. Особенно широкое распространение получили препараты на основе наночастиц серебра (кластерного серебра), характеризующихся широким спектром антимикробного действия и стабильностью характеристик. Было продемонстрировано, что наночастицы серебра ингибируют рост и размножение многих бактерий, таких как как Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Citrobacter koseri, Salmonella typhii, Pseudomonas aeruginosa, Escherichia coli, Klebsiella pneumonia, Vibrio parahaemolyticus, путем связывания Ag/Ag+ с биомолекулами микробных клеток, причем у микроорганизмов не развивается резистентность по отношению к наносеребру. Было высказано предположение, что наночастицы серебра производят активные формы кислорода и свободные радикалы, которые вызывают апоптоз, приводящий к гибели клеток, препятствуя их репликации. Также было показано, что наночастицы с меньшим размером более токсичны, чем крупные [1].Recently, new bactericidal and fungicidal additives among metal nanoparticles and nanostructures have been actively screened. Preparations based on silver nanoparticles (cluster silver), characterized by a wide spectrum of antimicrobial action and stability of characteristics, have become especially widespread. It has been demonstrated that silver nanoparticles inhibit the growth and reproduction of many bacteria, such as Bacillus cereus , Staphylococcus aureus , Citrobacter koseri , Salmonella typhii , Pseudomonas aeruginosa , Escherichia coli , Klebsiella pneumonia , Vibrio parahaemolyticus , by binding Ag/Ag + to biomolecules of microbial cells, and microorganisms do not develop resistance to nanosilver. It has been suggested that silver nanoparticles produce reactive oxygen species and free radicals that induce apoptosis, leading to cell death by preventing cell replication. Smaller nanoparticles have also been shown to be more toxic than larger ones [1].
Для синтеза наночастиц серебра доступно несколько методологий, а именно химические (синтез в жидкой среде, основанный на восстановлении серебра из растворов солей в присутствии стабилизаторов) [2-4], физические (термическое испарение, плазма, дуговой разряд, лазерное испарение) [5, 6] и биологические (с использованием бактерий, дрожжей, грибов, экстрактов растений и водорослей в качестве восстанавливающих агентов) методы [1].Several methodologies are available for the synthesis of silver nanoparticles, namely chemical (liquid synthesis based on the reduction of silver from salt solutions in the presence of stabilizers) [2-4], physical (thermal evaporation, plasma, arc discharge, laser evaporation) [5, 6] and biological (using bacteria, yeast, fungi, plant extracts and algae as reducing agents) methods [1].
Однако, несмотря на многообразие разработанных подходов к получению наноразмерного серебра и созданию биоцидных композиций на его основе, необходимы дальнейшие исследования для поиска нетрудоёмких методов синтеза кластерного серебра со стабильными характеристиками, высокой устойчивостью растворов и узким распределением по размерам.However, despite the diversity of developed approaches to obtaining nanosized silver and creating biocidal compositions based on it, further research is needed to find labor-intensive methods for synthesizing cluster silver with stable characteristics, high stability of solutions and a narrow size distribution.
Из уровня техники известны технические решения по получению биоцидных добавок на основе наноразмерных частиц металлов, в том числе серебра.The prior art includes technical solutions for obtaining biocidal additives based on nanosized particles of metals, including silver.
Методами получения наноразмерного серебра, основанными на применении физических воздействий, являются способ получения коллоидного раствора наночастиц металла, в котором используется обработка радиоактивным излучением (патент РФ №2259871, B01J 13/00, B82B 3/00, опубл. 10.09.2005); способ получения металлического серебра из халькогенида, предусматривающий спекание смеси халькогенида с щелочным реагентом при температуре 375-400°С (патент РФ №2458159, C22B 11/00, C22B 5/00, опубл. 10.08.2012); способ получения коллоидного раствора наносеребра с использованием электролиза (патент РФ №2456356, C22B 11/00, C25C 1/20, B82B 3/00, опубл. 20.07.2012). Основными недостатками физических способов являются громоздкое аппаратурное оформление и высокие энергозатраты.Methods for producing nanosized silver based on the use of physical effects include a method for producing a colloidal solution of metal nanoparticles using radioactive radiation treatment (RU Patent No. 2259871, B01J 13/00, B82B 3/00, published on 10.09.2005); a method for producing metallic silver from chalcogenide, which involves sintering a mixture of chalcogenide with an alkaline reagent at a temperature of 375-400°C (RU Patent No. 2458159, C22B 11/00, C22B 5/00, published on 10.08.2012); a method for obtaining a colloidal solution of nanosilver using electrolysis (RU Patent No. 2456356, C22B 11/00, C25C 1/20, B82B 3/00, published 20.07.2012). The main disadvantages of physical methods are bulky equipment and high energy costs.
Также известен препарат наноразмерных частиц металлов и способ его получения (патент РФ №2312741, B22F 9/24, опубл. 20.12.2007), согласно которому для получения наноструктурных частиц металла используют квазиравновесную систему обратных мицелл путем восстановления ионов металла в комплексе [mX…nMen+…pO2], где mX - гетероциклическое соединение с хелатирующими свойствами, nMen+ - ионы металлов, pO2 - молекулы кислорода, m, n, p - количество соответствующих компонент в комплексе. Согласно изобретению, подготавливают обратно-мицеллярный раствор ПАВ в неполярном растворителе, вводят в емкость с обратно-мицеллярным раствором раствор ионов соли металла (в случае серебра - AgNO3, AgClO4, CH3COOAg), затем вводят в емкость с реакционной смесью в твердом состоянии структурирующее гетероциклическое соединение, образующее оксокомплексы с ионами металла, аэрируют реакционную смесь, выдерживают коллоидный раствор в течение времени, достаточного для завершения формирования стабильных наноструктурных агрегатов металла. Недостатком известного способа является его многостадийность и трудоёмкость.Also known is a preparation of nanosized metal particles and a method for obtaining it (RU Patent No. 2312741, B22F 9/24, published 20.12.2007), according to which a quasi-equilibrium system of reverse micelles is used to obtain nanostructured metal particles by reducing metal ions in the complex [mX…nMen + …pO 2 ], where mX is a heterocyclic compound with chelating properties, nMen + are metal ions, pO 2 are oxygen molecules, m, n, p are the number of the corresponding components in the complex. According to the invention, a reverse micellar solution of surfactant is prepared in a non-polar solvent, a solution of metal salt ions (in the case of silver - AgNO 3 , AgClO 4 , CH 3 COOAg) is introduced into a container with the reverse micellar solution, then a structuring heterocyclic compound forming oxo complexes with metal ions is introduced into a container with a reaction mixture in a solid state, the reaction mixture is aerated, and the colloidal solution is maintained for a time sufficient to complete the formation of stable nanostructured metal aggregates. The disadvantage of the known method is its multi-stage nature and labor intensity.
Другим подходом, также основанным на использовании обратных мицелл, является способ получения биоцидного раствора, защищённый патентом РФ №2333773, A61L 2/16, A01N 65/00, A61K 33/38, A61K 31/79, опубл. 20.09.2008. Согласно изобретению, биоцидный раствор, включающий 0,01-0,11 масс. % наночастиц серебра, 3,0-10,0 масс. % ПАВ, 2,0-4,0 масс. % воды и неполярный растворитель (остальное), получают путем восстановления ионов серебра в системе обратных мицелл. В качестве восстановителя используют вещество из группы флавоноидов, в качестве неполярного растворителя - н-гексан, или н-гептан, или н-октан, или н-декан, или циклогексан, или изооктан, в качестве ПАВ - диоктилсульфосукцинат натрия. Заявленный способ характеризуется трудоёмкостью и использованием дорогостоящих реагентов. Кроме того, получаемые наночастицы не являются монодисперсными.Another approach, also based on the use of reverse micelles, is a method for obtaining a biocidal solution, protected by Russian patent No. 2333773, A61L 2/16, A01N 65/00, A61K 33/38, A61K 31/79, published 20.09.2008. According to the invention, a biocidal solution comprising 0.01-0.11 wt. % silver nanoparticles, 3.0-10.0 wt. % surfactant, 2.0-4.0 wt. % water and a non-polar solvent (the rest) is obtained by reducing silver ions in a reverse micelle system. A substance from the flavonoid group is used as a reducing agent, n -hexane, or n -heptane, or n -octane, or n -decane, or cyclohexane, or isooctane is used as a non-polar solvent, and sodium dioctyl sulfosuccinate is used as a surfactant. The claimed method is labor-intensive and requires the use of expensive reagents. In addition, the resulting nanoparticles are not monodisperse.
Известен способ получения коллоидного раствора наносеребра (патент РФ №2618303, B22F 9/24, C22B 11/00, B82Y 40/00, опубл. 03.05.2017), согласно которому серебро восстанавливают из метансульфоната серебра (концентрацией 10-3-10-5 моль/л) раствором аскорбиновой кислоты, при этом процесс осуществляется в среде метилцеллозольва при температуре 20-30°С. В результате реализации изобретения получается стабильный (более полугода) раствор коллоидного серебра. В качестве недостатков метода следует отметить получение крупных (50-100 нм) наночастиц серебра.A method for producing a colloidal solution of nanosilver is known (RU Patent No. 2618303, B22F 9/24, C22B 11/00, B82Y 40/00, published on 03.05.2017), according to which silver is reduced from silver methanesulfonate (with a concentration of 10 -3 -10 -5 mol / l) with an ascorbic acid solution, while the process is carried out in a methyl cellosolve medium at a temperature of 20-30 ° C. As a result of the invention, a stable (more than six months) colloidal silver solution is obtained. The disadvantages of the method include the production of large (50-100 nm) silver nanoparticles.
Ряд технических решений предлагает способы получения наночастиц серебра методом восстановления из растворов солей при использовании в качестве восстановителей природных компонентов, например дубильных веществ (патент РФ №2430169, C22B 11/00, B22F 9/24, B82B 3/00, опубл. 27.09.2011), экстрактов мандарина (патент KR102292488B1, B22F1/00, B22F9/24, B82Y30/00, опубл. 24.08.2021), арабиногалактана (патент РФ №2278669, A61K 31/717, A61K 36/15, A61P 1/04, опубл. 27.06.2006), водорастворимого крахмала (патент CN106001608A, B22F 9/24, B82 Y40/00, опубл. 12.10.2016).A number of technical solutions offer methods for producing silver nanoparticles by reduction from salt solutions using natural components as reducing agents, such as tannins (RU Patent No. 2430169, C22B 11/00, B22F 9/24, B82B 3/00, published on September 27, 2011), mandarin extracts (patent KR102292488B1, B22F1/00, B22F9/24, B82Y30/00, published on August 24, 2021), arabinogalactan (RU Patent No. 2278669, A61K 31/717, A61K 36/15, A61P 1/04, published on June 27, 2006), water-soluble starch (patent CN106001608A, B22F 9/24, B82 Y40/00, published 12.10.2016).
Описаны подходы к получению наноразмерного серебра с использованием в качестве восстанавливающих агентов аминов и аминокислот: L-цистеина (патент РФ №2526390, C01G 5/00, B82B 3/00, B82Y 40/00, опубл. 20.08.2014), аминов с числом атомов углерода от 4 до 10 (патент WO2014189025A1, B22F1/00, B22F1/054, B22F9/30, опубл. 27.11.2014), алифатических углеводородных моноаминов (патент CN104080562A, B22F 1/054, B22F 1/0545, B22F 1/102, B22F 1/107, B22F1/142, B22F 9/30, B82 Y30/00, B82 Y40/00, C09D 1/00, C09D 5/24, H01B 1/00, H01B 1/22, H01B 13/00, H01B 5/00, H01B 5/14, опубл. 01.10.2014), конъюгатов аминокислот (патент US2006045916A1, A61K33/38, A61K9/14, B22F1/0545, опубл. 02.03.2006).The paper describes approaches to obtaining nanosized silver using amines and amino acids as reducing agents: L-cysteine (RU Patent No. 2526390, C01G 5/00, B82B 3/00, B82Y 40/00, published on 20.08.2014), amines with the number of carbon atoms from 4 to 10 (patent WO2014189025A1, B22F1/00, B22F1/054, B22F9/30, published on 27.11.2014), aliphatic hydrocarbon monoamines (patent CN104080562A, B22F 1/054, B22F 1/0545, B22F 1/102, B22F 1/107, B22F1/142, B22F 9/30, B82 Y30/00, B82 Y40/00, C09D 1/00, C09D 5/24, H01B 1/00, H01B 1/22, H01B 13/00, H01B 5/00, H01B 5/14, published 01.10.2014), amino acid conjugates (patent US2006045916A1, A61K33/38, A61K9/14, B22F1/0545, published 02.03.2006).
Известен ряд химических способов получения коллоидных растворов наносеребра, основанных на использовании солей лимонной кислоты в качестве восстановителя, например, патент JP2020037721A, B22F 9/24, B82 Y40/00, опубл. 12.03.2020, предусматривающий воздействие монохроматического видимого света на реакционную смесь; патент CN106862587A, B22 F1/00, B22F 9/24, B82Y 30/00, B82Y 40/00, опубл. 20.06.2017, согласно которому осуществляют синтез пористого нанометрового серебра путём многостадийной процедуры с использованием цитрата и металлического магния; патент JP2012251222A, B22 F9/24, B82Y 40/00, H01B 1/22, H01B 13/00, опубл. 20.12.2012, предусматривающий использование в качестве восстановителя, наряду с цитратом, соли алифатической карбоновой кислоты и аминного соединения; патент JP2011225974A, B22F 9/24, опубл. 10.11.2011, согласно которому галогенид серебра восстанавливают цитратом в присутствии водорастворимого амина и поливинилпирролидона (или поливинилового спирта). В патенте US2020353539A1, B22 F1/054, B22F 1/102, B22F 9/24, опубл. 12.11.2020, описан способ восстановления наночастиц серебра цитратом в среде поливинилпирролидона под действием микроволнового излучения. Известные способы не лишены недостатков, основными из которых являются длительность и нестабильность характеристик полученных наночастиц.There are a number of known chemical methods for producing colloidal solutions of nanosilver based on the use of citric acid salts as a reducing agent, for example, patent JP2020037721A, B22F 9/24, B82 Y40/00, published on 12.03.2020, which provides for the effect of monochromatic visible light on the reaction mixture; patent CN106862587A, B22 F1/00, B22F 9/24, B82Y 30/00, B82Y 40/00, published on 20.06.2017, according to which porous nanometer silver is synthesized by a multi-stage procedure using citrate and metallic magnesium; patent JP2012251222A, B22 F9/24, B82Y 40/00, H01B 1/22, H01B 13/00, published 20.12.2012, providing for the use of, along with citrate, a salt of an aliphatic carboxylic acid and an amine compound as a reducing agent; patent JP2011225974A, B22F 9/24, published 10.11.2011, according to which silver halide is reduced with citrate in the presence of a water-soluble amine and polyvinylpyrrolidone (or polyvinyl alcohol). In patent US2020353539A1, B22 F1/054, B22F 1/102, B22F 9/24, published 11/12/2020, a method for the reduction of silver nanoparticles with citrate in a polyvinylpyrrolidone medium under the action of microwave radiation is described. Known methods are not without drawbacks, the main ones being the duration and instability of the characteristics of the resulting nanoparticles.
Ближайшим аналогом предложенного способа получения биоцидной добавки по совокупности технологических приёмов является патент JP2006045655A, B22F 1/00, B22F 9/24, опубл. 16.02.2006, предусматривающий получение наночастиц серебра путём восстановления из нитрата серебра сульфатом железа в присутствии цитрата натрия. Реализация способа позволяет получить сферические частицы, имеющие в среднем одинаковый диаметр 20 нм.The closest analogue of the proposed method for obtaining a biocidal additive in terms of the set of technological methods is patent JP2006045655A, B22F 1/00, B22F 9/24, published 16.02.2006, providing for the production of silver nanoparticles by reduction from silver nitrate with iron sulfate in the presence of sodium citrate. The implementation of the method allows obtaining spherical particles having an average uniform diameter of 20 nm.
В качестве основного недостатка способа, защищённого патентом JP2006045655A, следует отметить неравномерный размер образовавшихся наночастиц серебра в случае медленного добавления раствора нитрата серебра к реакционной смеси.The main disadvantage of the method protected by patent JP2006045655A is the uneven size of the resulting silver nanoparticles in the case of slow addition of silver nitrate solution to the reaction mixture.
Задача, на решение которой направлено описываемое изобретение, заключается в получении биоцидной добавки на основе кластерного серебра, характеризующейся широким спектром антимикробного действия.The problem that the described invention is aimed at solving is to obtain a biocidal additive based on cluster silver, characterized by a broad spectrum of antimicrobial action.
Техническая проблема, решаемая предлагаемым изобретением, - разработка нетрудоемкого и экономичного способа получения кластерного серебра, характеризующегося устойчивостью в течение длительного временного периода, узким распределением по размерам и широким спектром биоцидного действия.The technical problem solved by the proposed invention is the development of a labor-saving and economical method for obtaining cluster silver, characterized by stability over a long period of time, a narrow size distribution and a broad spectrum of biocidal action.
Технический результат от использования изобретения заключается в разработке экономичного и эффективного способа получения биоцидной добавки на основе кластерного серебра, синтезированного с использованием модифицированного цитратного метода.The technical result of using the invention consists in developing an economical and effective method for obtaining a biocidal additive based on cluster silver synthesized using a modified citrate method.
Указанный технический результат достигается тем, что реализуют одностадийный синтез наночастиц серебра из разбавленных растворов азотнокислого серебра и лимоннокислого натрия при температуре 100°С.The specified technical result is achieved by implementing a single-stage synthesis of silver nanoparticles from dilute solutions of silver nitrate and sodium citrate at a temperature of 100°C.
Согласно изобретению, способ получения биоцидной добавки на основе кластерного серебра осуществляют следующим образом. На первом этапе подготавливают разбавленные водные растворы исходных реагентов - серебра азотнокислого и натрия лимоннокислого. Раствор серебра азотнокислого помещают в реактор синтеза и нагревают до температуры 100°С при постоянном перемешивании при 120 об/мин. По достижению температуры раствора AgNO3 100°С в него вносится разбавленный раствор натрия лимоннокислого. После этого смесь реагентов доводится до кипения и выдерживается в течение 10 минут. По истечении 10 минут готовый коллоидный раствор наносеребра охлаждается до комнатной температуры (не выше 30°С). Срок хранения раствора кластерного серебра в температурном диапазоне (4-35)°С не должен превышать 14 суток. Для поддержания устойчивости коллоидного раствора его необходимо 2 раза в сутки медленно перемешивать со скоростью не более 30 об/мин в течение 10-15 минут.According to the invention, the method for producing a biocidal additive based on cluster silver is carried out as follows. At the first stage, diluted aqueous solutions of the initial reagents - silver nitrate and sodium citrate - are prepared. The silver nitrate solution is placed in the synthesis reactor and heated to a temperature of 100°C with constant stirring at 120 rpm. When the temperature of the AgNO 3 solution reaches 100°C, a diluted solution of sodium citrate is added to it. After that, the mixture of reagents is brought to a boil and held for 10 minutes. After 10 minutes, the finished colloidal solution of nanosilver is cooled to room temperature (not higher than 30°C). The shelf life of the cluster silver solution in the temperature range of (4-35)°C should not exceed 14 days. To maintain the stability of the colloidal solution, it is necessary to slowly stir it 2 times a day at a speed of no more than 30 rpm for 10-15 minutes.
Согласно изобретению, водный раствор серебра азотнокислого используется в концентрации 10,0%.According to the invention, an aqueous solution of silver nitrate is used at a concentration of 10.0%.
Согласно изобретению, водный раствор натрия лимоннокислого используется в концентрации 1,0%, или 4,75%.According to the invention, an aqueous solution of sodium citrate is used in a concentration of 1.0%, or 4.75%.
Согласно изобретению, реакция взаимодействия водных растворов серебра азотнокислого и натрия лимоннокислого осуществляется при температуре 100°С.According to the invention, the reaction of interaction of aqueous solutions of silver nitrate and sodium citrate is carried out at a temperature of 100°C.
Реализации изобретения поясняется следующими этапами и конкретными примерами его выполнения.The implementation of the invention is explained by the following stages and specific examples of its implementation.
Пример 1Example 1
Приготовление исходных растворов реагентовPreparation of initial reagent solutions
Для приготовления 1000 кг 10%-ного раствора серебра азотнокислого взвешивают 100 кг AgNO3 и растворяют их в 900 л дистиллированной воды, соответствующей ГОСТ Р 58144-2018.To prepare 1000 kg of a 10% silver nitrate solution, weigh 100 kg of AgNO3 and dissolve them in 900 l of distilled water that complies with GOST R 58144-2018.
Для приготовления 1000 кг 1%-ного раствора натрия лимоннокислого взвешивают 10 кг Na3C6H5O7 и растворяют их в 990 л дистиллированной воды, соответствующей ГОСТ Р 58144-2018.To prepare 1000 kg of 1% sodium citrate solution, weigh 10 kg of Na3C6H5O7 and dissolve them in 990 l of distilled water that complies with GOST R 58144-2018.
Синтез биоцидной добавкиSynthesis of biocidal additive
Для получения коллоидного раствора наносеребра 10%-ный раствор серебра азотнокислого помещают в реактор синтеза и нагревают до температуры 100°С при постоянном перемешивании при 120 об/мин. По достижению температуры раствора AgNO3 100°С в него вносят 1%-ный раствор натрия лимоннокислого (для получения 1 м3 коллоидного раствора наносеребра расходуется 1,24 литра 10%-ного раствора AgNO3, 4,0 литра 1%-ного раствора Na3C6H5O7, 994,76 литров воды). После этого смесь реагентов доводят до кипения и выдерживают в течение 10 минут. По истечении 10 минут готовый коллоидный раствор наносеребра охлаждают до комнатной температуры (не выше 30°С). Срок хранения раствора кластерного серебра в температурном диапазоне (4-35)°С не должен превышать 14 суток. Для поддержания устойчивости коллоидного раствора его 2 раза в сутки медленно перемешивают со скоростью не более 30 об/мин в течение 10-15 минут.To obtain a colloidal solution of nanosilver, a 10% solution of silver nitrate is placed in a synthesis reactor and heated to a temperature of 100°C with constant stirring at 120 rpm. When the temperature of the AgNO 3 solution reaches 100°C, a 1% solution of sodium citrate is added to it (to obtain 1 m 3 of colloidal solution of nanosilver, 1.24 liters of a 10% solution of AgNO 3 , 4.0 liters of a 1% solution of Na 3 C 6 H 5 O 7 , 994.76 liters of water are used). After this, the mixture of reagents is brought to a boil and held for 10 minutes. After 10 minutes, the finished colloidal solution of nanosilver is cooled to room temperature (not higher than 30°C). The shelf life of the cluster silver solution in the temperature range of (4-35)°C should not exceed 14 days. To maintain the stability of the colloidal solution, it is slowly stirred twice a day at a speed of no more than 30 rpm for 10-15 minutes.
Для полученной биоцидной добавки изучили физико-химические, антибактериальные и фунгицидные свойства. Распределение частиц серебра по размерам в коллоидном растворе определяли методом лазерной дифракции. Водородный показатель (рН) коллоидного раствора серебра определяли потенциометрическим методом (с помощью рН-метра). Плотность при 20°С коллоидного раствора серебра определяли с помощью пикнометра в соответствии с ГОСТ 18995.1-73. Внешний вид, цвет, однородность, стабильность раствора при хранении оценивали визуально. Антибактериальные и фунгицидные свойства биоцидной добавки тестировали в отношении бактерий (E. coli, St. aureus), микроскопических грибов (A. niger) и дрожжей (C. albicans) диско-диффузионным методом согласно МУК 4.2.1890-04.The obtained biocidal additive was studied for its physicochemical, antibacterial and fungicidal properties. The size distribution of silver particles in the colloidal solution was determined using laser diffraction. The hydrogen index (pH) of the colloidal silver solution was determined potentiometrically (using a pH meter). The density at 20°C of the colloidal silver solution was determined using a pycnometer in accordance with GOST 18995.1-73. The appearance, color, homogeneity and stability of the solution during storage were assessed visually. The antibacterial and fungicidal properties of the biocidal additive were tested against bacteria ( E. coli , St. aureus ), microscopic fungi ( A. niger ) and yeast ( C. albicans ) using the disk diffusion method in accordance with MUK 4.2.1890-04.
Физико-химические, антибактериальные и фунгицидные свойства биоцидной добавки, полученной по примеру 1, приведены в таблицах 1-2.The physicochemical, antibacterial and fungicidal properties of the biocidal additive obtained according to Example 1 are given in Tables 1-2.
Пример 2Example 2
Приготовление исходных растворов реагентовPreparation of initial reagent solutions
Для приготовления 1000 кг 10%-ного раствора серебра азотнокислого взвешивают 100 кг AgNO3 и растворяют их в 900 л дистиллированной воды, соответствующей ГОСТ Р 58144-2018.To prepare 1000 kg of a 10% silver nitrate solution, weigh 100 kg of AgNO3 and dissolve them in 900 l of distilled water that complies with GOST R 58144-2018.
Для приготовления 1000 кг 4,75%-ного раствора натрия лимоннокислого взвешивают 47,5 кг Na3C6H5O7 и растворяют их в 952,5 л дистиллированной воды, соответствующей ГОСТ Р 58144-2018.To prepare 1000 kg of 4.75% sodium citrate solution, weigh 47.5 kg of Na3C6H5O7 and dissolve them in 952.5 l of distilled water that complies with GOST R 58144-2018.
Синтез биоцидной добавкиSynthesis of biocidal additive
Для получения коллоидного раствора наносеребра 10%-ный раствор серебра азотнокислого помещают в реактор синтеза и нагревают до температуры 100°С при постоянном перемешивании при 120 об/мин. По достижению температуры раствора AgNO3 100°С в него вносят 4,75%-ный раствор натрия лимоннокислого (для получения 1 м3 коллоидного раствора наносеребра расходуется 1,24 литра 10%-ного раствора AgNO3, 0,84 литра 4,75%-ного раствора Na3C6H5O7, 997,92 литров воды). После этого смесь реагентов доводят до кипения и выдерживают в течение 10 минут. По истечении 10 минут готовый коллоидный раствор наносеребра охлаждают до комнатной температуры (не выше 30°С). Срок хранения раствора кластерного серебра в температурном диапазоне (4-35)°С не должен превышать 14 суток. Для поддержания устойчивости коллоидного раствора его 2 раза в сутки медленно перемешивают со скоростью не более 30 об/мин в течение 10-15 минут.To obtain a colloidal solution of nanosilver, a 10% solution of silver nitrate is placed in a synthesis reactor and heated to a temperature of 100°C with constant stirring at 120 rpm. When the temperature of the AgNO 3 solution reaches 100°C, a 4.75% solution of sodium citrate is added to it (to obtain 1 m 3 of colloidal solution of nanosilver, 1.24 liters of a 10% solution of AgNO 3 , 0.84 liters of a 4.75% solution of Na 3 C 6 H 5 O 7 , 997.92 liters of water are used). After this, the mixture of reagents is brought to a boil and held for 10 minutes. After 10 minutes, the finished colloidal solution of nanosilver is cooled to room temperature (not higher than 30°C). The shelf life of the cluster silver solution in the temperature range (4-35)°C should not exceed 14 days. To maintain the stability of the colloidal solution, it is slowly stirred twice a day at a speed of no more than 30 rpm for 10-15 minutes.
Физико-химические, антибактериальные и фунгицидные свойства биоцидной добавки, полученной по примеру 2, приведены в таблицах 1-2.The physicochemical, antibacterial and fungicidal properties of the biocidal additive obtained according to example 2 are given in tables 1-2.
Таблица 1 - Свойства биоцидной добавки на основе кластерного серебраTable 1 - Properties of biocidal additive based on cluster silver
Согласно таблице 1, реализация заявленного способа позволяет получить устойчивый раствор кластерного серебра с диаметром частиц от 1 до 4 нм.According to Table 1, the implementation of the claimed method allows obtaining a stable solution of cluster silver with a particle diameter of 1 to 4 nm.
Таблица 2 - Результаты тестирования антимикробных свойств биоцидной добавки на основе кластерного серебраTable 2 - Results of testing the antimicrobial properties of a biocidal additive based on cluster silver
Проведённые испытания (таблица 2) продемонстрировали высокие антимикробные свойства биоцидной добавки на основе кластерного серебра по отношению к тестируемым штаммам E. coli, St. aureus, A. niger и C. albicans (зона лизиса 9,5-13,5 мм).The tests conducted (Table 2) demonstrated high antimicrobial properties of the biocidal additive based on cluster silver in relation to the tested strains of E. coli , St. aureus , A. niger and C. albicans (lysis zone 9.5-13.5 mm).
Таким образом, изобретение предлагает экономичный (в отношении стоимости исходных компонентов и временных затрат) и эффективный способ получения раствора кластерного серебра (размер частиц 1-4 нм), характеризующегося стабильностью свойств и широким спектром бактерицидного действия. Реализация изобретения позволяет получить биоцидную добавку на основе кластерного серебра, обладающую ингибирующим действием в отношении бактерий, микроскопических грибов и дрожжей, которая может быть рекомендована для использования в технологическом процессе изготовления бумаги с антибактериальными и фунгицидными свойствами, предназначенной для производства упаковочных материалов в пищевой, фармацевтической и медицинской промышленности.Thus, the invention offers an economical (in terms of the cost of the initial components and time costs) and effective method for obtaining a cluster silver solution (particle size 1-4 nm), characterized by stable properties and a wide range of bactericidal action. The implementation of the invention allows obtaining a biocidal additive based on cluster silver, which has an inhibitory effect on bacteria, microscopic fungi and yeast, which can be recommended for use in the technological process of manufacturing paper with antibacterial and fungicidal properties, intended for the production of packaging materials in the food, pharmaceutical and medical industries.
Литература:Literature:
1. Siddiqi K.S., Husen A., Rao, R.A.K. A review on biosynthesis of silver nanoparticles and their biocidal properties / J Nanobiotechnol. - 2018. - Vol. 16, 14.1. Siddiqi K.S., Husen A., Rao, R.A.K. A review on biosynthesis of silver nanoparticles and their biocidal properties / J Nanobiotechnol. - 2018. - Vol. 16, 14.
2. Zhang Q., Li N., Goebl J., Lu Z., Yin Y. A systematic study of the synthesis of silver nanoplates: is citrate a “magic” reagent? / J Am Chem Soc. - 2011. - Vol. 133. - Р. 18931-1839.2. Zhang Q., Li N., Goebl J., Lu Z., Yin Y. A systematic study of the synthesis of silver nanoplates: is citrate a “magic” reagent? / J Am Chem Soc. - 2011. - Vol. 133. - R. 18931-1839.
3. Roldan M.V., Pellegri N., de Sanctis O. Electrochemical method for Ag-PEG nanoparticles synthesis // J Nanopart. - 2013, 524150.3. Roldan M.V., Pellegri N., de Sanctis O. Electrochemical method for Ag-PEG nanoparticles synthesis // J Nanopart. - 2013, 524150.
4. Sotiriou G.A., Pratsinis S.E. Antibacterial activity of nanosilver ions and particles // Environ Sci Technol. - 2010. - Vol. 44. - Р. 5649-5654.4. Sotiriou G.A., Pratsinis S.E. Antibacterial activity of nanosilver ions and particles // Environ Sci Technol. - 2010. - Vol. 44. - R. 5649-5654.
5. Abou El-Nour K.M.M., Eftaiha A., Al-Warthan A., Ammar R.A.A. Synthesis and applications of silver nanoparticles // Arab J Chem. - 2010. - Vol. 3. - Р. 135-140.5. Abou El-Nour K.M.M., Eftaiha A., Al-Warthan A., Ammar R.A.A. Synthesis and applications of silver nanoparticles // Arab J Chem. - 2010. - Vol. 3. - R. 135-140.
6. Asanithi P., Chaiyakun S., Limsuwan P. Growth of silver nanoparticles by DC magnetron sputtering // J Nanomater. - 2012, 963609.6. Asanithi P., Chaiyakun S., Limsuwan P. Growth of silver nanoparticles by DC magnetron sputtering // J Nanomater. - 2012, 963609.
Claims (1)
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2841812C1 true RU2841812C1 (en) | 2025-06-17 |
Family
ID=
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006045655A (en) * | 2004-08-09 | 2006-02-16 | Mitsubishi Materials Corp | Silver nanoparticle and production method therefor |
| WO2007107792A1 (en) * | 2006-03-23 | 2007-09-27 | The University Of Lincoln | Preparation of stable silver colloids |
| CN106862587B (en) * | 2017-01-20 | 2019-01-25 | 重庆市科学技术研究院 | Preparation method of porous nano-silver |
| CN107486563B (en) * | 2017-09-05 | 2019-07-30 | 中南大学 | A method of improving Nano silver grain antibacterial activity |
| RU2729991C1 (en) * | 2019-09-26 | 2020-08-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кировский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО Кировский ГМУ Минздрава России) | Method of producing silver nanoparticles with size of 30 ± 3 nm |
| RU2821522C1 (en) * | 2023-10-27 | 2024-06-25 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) | Method of producing highly concentrated organosol of silver nanoparticles |
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006045655A (en) * | 2004-08-09 | 2006-02-16 | Mitsubishi Materials Corp | Silver nanoparticle and production method therefor |
| WO2007107792A1 (en) * | 2006-03-23 | 2007-09-27 | The University Of Lincoln | Preparation of stable silver colloids |
| CN106862587B (en) * | 2017-01-20 | 2019-01-25 | 重庆市科学技术研究院 | Preparation method of porous nano-silver |
| CN107486563B (en) * | 2017-09-05 | 2019-07-30 | 中南大学 | A method of improving Nano silver grain antibacterial activity |
| RU2729991C1 (en) * | 2019-09-26 | 2020-08-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Кировский государственный медицинский университет" Министерства здравоохранения Российской Федерации (ФГБОУ ВО Кировский ГМУ Минздрава России) | Method of producing silver nanoparticles with size of 30 ± 3 nm |
| RU2821522C1 (en) * | 2023-10-27 | 2024-06-25 | Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Сибирский федеральный университет" (СФУ) | Method of producing highly concentrated organosol of silver nanoparticles |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Taha et al. | Extracellular biosynthesis of silver nanoparticles from Penicillium italicum and its antioxidant, antimicrobial and cytotoxicity activities | |
| RU2341291C1 (en) | Bactericidal solution and method of production thereof | |
| Verma et al. | Plant-mediated synthesis and characterization of silver and copper oxide nanoparticles: antibacterial and heavy metal removal activity | |
| Ferin Fathima et al. | Enhanced antifungal activity of pure and iron-doped ZnO nanoparticles prepared in the absence of reducing agents | |
| Liu et al. | Synthesis of polyethylenimine (PEI) functionalized silver nanoparticles by a hydrothermal method and their antibacterial activity study | |
| Samadi et al. | Synthesis and antimicrobial effects of silver nanoparticles produced by chemical reduction method | |
| Kaur et al. | A facile route for the synthesis of Co, Ni and Cu metallic nanoparticles with potential antimicrobial activity using novel metallosurfactants | |
| CN102427720A (en) | Nanostructured Compositions of Biocides | |
| Dinda et al. | Study of the antibacterial and catalytic activity of silver colloids synthesized using the fruit of Sapindus mukorossi | |
| Pisárčik et al. | Phosphonium surfactant stabilised silver nanoparticles. Correlation of surfactant structure with physical properties and biological activity of silver nanoparticles | |
| Verma | A review on synthesis and their antibacterial activity of Silver and Selenium nanoparticles against biofilm forming Staphylococcus aureus | |
| Madhu et al. | Solanum tuberosum extract mediated synthesis and characterization of iron oxide nanoparticles for their antibacterial and antioxidant activity. | |
| Kocabas et al. | Biogenic synthesis, molecular docking, biomedical and environmental applications of multifunctional CuO nanoparticles mediated Phragmites australis | |
| RU2841812C1 (en) | Method of producing biocidal additive based on cluster silver | |
| Jose et al. | Synthesis of biologically active tungsten nanoparticles stabilized by toluene soluble Vitex negundo extracts and evaluation of their antimicrobial, antioxidant and anticancer properties | |
| Silva-de-Hoyos et al. | Silver nanoparticles biosynthesized using Opuntia ficus aqueous extract | |
| Hashoosh et al. | Production of Ag nanoparticles using Aloe vera extract and its antimicrobial activity | |
| RU2609176C2 (en) | Monodisperse colloidal aqueous solution of silver ions with antimicrobial and antitoxic action (versions) and method of its production | |
| Huang et al. | In situ green synthesis of lysozyme/silver nanoparticles sol and their antimicrobial properties | |
| Gupta et al. | Biosynthesis of silver nanoparticle from flower extract of Dillenia indica and its efficacy as antibacterial and antioxidant | |
| KR20090051923A (en) | Silver Nano Composition for Plant Disease Control with Increased Antimicrobial Activity and Its Manufacturing Method | |
| El-Eraky et al. | Mycosynthesis of silver nanoparticles and their role in the control of Fusarium wilt of pepper. | |
| RU2602534C2 (en) | Method of producing colloidal silver nanoparticles | |
| Gupta et al. | Green synthesis of silver nanoparticles and their antibacterial activity against multi-drug resistant human pathogens | |
| WO2024130461A1 (en) | Mancozeb nanosuspension containing broad-spectrum triazole fungicide, and preparation method therefor |