Site Sponsors
  • Oxford Instruments Nanoanalysis - X-Max Large Area Analytical EDS SDD
  • Strem Chemicals - Nanomaterials for R&D
  • Park Systems - Manufacturer of a complete range of AFM solutions

Nanobubbles bli gjenstand for en økende mengde Study

Published on June 2, 2009 at 7:54 AM

Til tross for innledende skepsis, er aksept av eksistensen og spesielle egenskaper nanobubbles nå vokser og deres dannelse og egenskaper er nå blitt gjenstand for en økende mengde studier, spesielt i Japan. NanoSight viser seg å være den metoden for valg for studiet.

På grunn av den antatte svært høyt trykk innenfor bobler av slike små størrelse og krumningsradius og dermed høy overflatespenning, konvensjonelle beregninger viser at gassen skal være "presset ut" av nanobubbles innen mikrosekunder. Imidlertid er det nå klart at under de rette forholdene slik bobler kan både form fritt og forbli stabil i lengre perioder, noen ganger mange måneder. Forklaringer på nettopp hvorfor slike strukturer er så stabile blir fokus på rollen som counter-ioner danner lag på nanobubbles overflaten, noe som bidrar til å forklare hevder at de tilsynelatende form bare i nærvær av salter.

Kaneo Chiba og Masayoshi Takahashi av Japans berømte AIST forskningssenter har vist at i nærvær av elektrolytter og med riktig fysisk stimulus, kan stabilt nanobubbles bli dannet fra konvensjonelle mikrobobler. Sistnevnte har en tendens til enten å koaliserer til store spenstig bobler som flyter bort eller som kollapser under intens overflatespenning-avledet presset til det punktet at de forsvinner som spådd av teori. Tilsetning av salt (elektrolytter) derimot, antas å forårsake dannelse av en counter-ion skjermen rundt nanobubbles som effektivt blokkerer muligheten av gasser innen nanobubbles til diffuse ut. Dette ble bekreftet av elektroforese studier der zeta potensialet i nanobubbles ble vist å være relatert til nanobubbles stabilitet.

Videre har professor William Drucker ved University of Melbourne brukte også infrarød spektroskopi for å vise at trykket av gassen i slike nanobubbles er ikke vesentlig høyere enn atmosfærisk, kanskje forklare deres stabilitet og motstand mot kollaps.

Det finnes et bredt spekter av foreslåtte anvendelser av nanobubbles og interesse i deres bruk vokser raskt. Da dannet fra ozon og elektrolytt stabilisert, er desinfeksjon og sterilisering mulig for mange måneder med stort potensial i bevaring av matvarer og i medisinske anvendelser som et attraktivt alternativ til klor baserte metoder.

Oksygen nanobubbles har vært innblandet i forebygging av arteriosklerose ved hemming av mRNA uttrykk indusert av cytokiner stimulering i rotte aorta cellelinjer.

Da dannet i væsker i kapillærene, har nanobubbles vist seg å forbedre væskestrøm egenskaper. De har også blitt foreslått som kontrastmidler i scanning teknikker samt rengjøringsmidler i silisium produksjonsprosesser.

Endelig er et nytt felt for levering av legemidler søknader blir aktivt forsket i hvor nanobubbles spille en aktiv del om detaljene i denne svært hemmelighetsfulle (og derfor viktig?) Feltet er vanskelig å komme med. Men rapportert i Reuters, Natalya Rapoport ved University of Utah Institutt for bioteknologi bruker nanobubbles med kjemoterapi narkotika doksorubicin oppsøke kreftsvulster og samles når injiseres inn i blodet. "Disse nanobubbles ikke trenge normale blodkar, men de gjør penetrere blodkar i svulsten," sier Rapoport, der studien ble publisert i Journal of National Cancer Institute. En gang i svulsten, at nanobubbles kombineres for å danne større "mikrobobler", som kan ses på ultralyd. "Når disse boblene akkumuleres, gir jeg sterk ultralyd stråling til svulsten til å blåse dem opp," sa hun i et telefonintervju. "Da stoffet kommer ut av disse boblene lokalt på svulsten stedet."

Hos mus ble nanobubbles mer effektiv på å blokkere tumor vekst enn andre nanopartikler levering metoder.

I en tidligere studie viste Kikuchi et al (2001) at hydrogen nanobubbles formasjonen var relatert til påvirkning av elektrolyse forholdene på hydrogen innhold og diameter distribusjon av hydrogen nanobubbles. De analyserte nanobubbles ved dynamisk lysspredning (DLS). Det ble imidlertid i en fersk studie av dannelse og karakterisering av nanobubbles i vann ved et større farmasøytisk selskap i Japan, konsentrasjonen av nanobubbles i en mekanisk dannet suspensjon av nanobubbles funnet å være svært lav (<107/ml), en konsentrasjon som ville bli for lav for meningsfull analyse av DLS. Selvfølgelig var analyse av Elektronmikroskopi ikke mulig på grunn av vakuum som kreves for EM studier. NanoSight ble vist å være ideelt egnet til slike analyser og i en blind eksperiment, der tre prøver av nanobubbles suspensjoner som inneholder høy, lav og null antall nanobubbles ble testet i to eksemplarer, NanoSight resultater ble funnet å samsvare nøyaktig som forutsagt. Grafen under viser resultatene i hvilken prøvetype A (Series 1 og 6) inneholdt høy konsentrasjon av nanobubbles, prøve B (Series 3 og 5) inneholdt lav konsentrasjon av nanobubbles og utvalg C (serie 2 og 4) var kontroll mellomrom. Det bør bemerkes at NanoSight lar konsentrasjonen av nanobubbles per volumenhet til anslås samt størrelse og størrelsesfordeling.

I en nyere prosjekt, har Ichiro Otsuka (2008) av Ohu University, Japan studert mulige rolle nanobubbles i ultra-høye fortynnede prøver av aktive agenter i hvor fenomenet succussion anses relevant. Han brukte NanoSight teknologi for å undersøke nanobubbles dannelse og konsentrasjon i mer detalj enn det var mulig å bruke en electrozone (Coulter)-metoden eller konvensjonell DLS.

Kenji Kikuchi, Hiroko Takeda, Beatrice Rabolt, Takuji Okaya, Zempachi Ogumi, Yasuhiro Saihara og Hiroyuki Noguchi (2001) Hydrogen partikler og overmetning i alkalisk vann fra analkali-ion-vann elektrolysør, Journal of Electroanalytical kjemi, p1-6

Ichiro Otsuka (2008) Effekt av 01:02 vandig fortynning på O2 nanobubbles i en 0,1 M Na2CO3 løsning, Proc den 59. årlige møtet i International Society of Elektrokjemi, 7. september til 12, 2008, Sevilla, Spania, S10-P-062 , p139

Last Update: 10. October 2011 10:17

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this news story?

Leave your feedback
Submit