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

Nanobubbles att bli föremål för en ökande mängd av studie

Published on June 2, 2009 at 7:54 AM

Trots en inledande skepsis är acceptans om förekomsten av och särskilda egenskaper nanobubbles växer nu och deras bildning och egenskaper blir nu föremål för en ökande mängd av studier, speciellt i Japan. NanoSight visar sig vara den viktigaste metoden för att studera.

På grund av den förmodade mycket högt tryck i bubblor av dessa små och krökningsradie och därmed hög ytspänning, konventionella beräkningar visar att gasen ska "pressas ut" av nanobubbles inom mikrosekunder. Men det är nu klart att under rätt förhållanden såsom bubblor kan både form fritt och förbli stabila på längre tidsperioder, ibland flera månader. Förklaringar till varför just sådana strukturer är så stabila är att fokusera på rollen som mot-joner bildar lager på nanobubbles ytan, vilket bidrar till att förklara hävdar att de tydligen form endast i närvaro av salter.

Kaneo Chiba och Masayoshi Takahashi av Japans berömda AIST forskningscentrum har visat att i närvaro av elektrolyter och med rätt fysiska stimulans, kan stabila nanobubbles bildas från konventionella mikrobubblor. Det senare tenderar att antingen att sammanfalla med stora flytande bubblor som flyter iväg eller som kollapsar under intensiv ytspänning som härrör från tryck till den grad att de försvinner som förutsägs av teorin. Tillsats av salt (elektrolyter) dock tros orsaka bildandet av en counter-jon-skärm runt nanobubbles som effektivt blockerar möjligheten av gaser inom nanobubbles att sprida ut. Detta bekräftades av elektrofores studier där zeta potential nanobubbles visade sig vara relaterade till nanobubbles stabilitet.

Dessutom har professor William Drucker vid University of Melbourne även använt infraröd spektroskopi för att visa att trycket av gas inom en sådan nanobubbles inte är markant högre än atmosfäriska, kanske förklarar deras stabilitet och motstånd att kollapsa.

Det finns ett brett utbud av föreslagna tillämpningar av nanobubbles och intresse för deras användning ökar snabbt. Då bildas ozon och stabiliserade elektrolyt är desinfektion och sterilisering möjligt för många månader med stor potential i att bevara livsmedel och i medicinska tillämpningar som ett attraktivt alternativ till klor baserade metoder.

Syre nanobubbles har varit inblandade i förebyggande av åderförkalkning genom hämning av mRNA uttryck framkallas av cytokin stimulering i cell råtta aorta linjer.

Då bildades vätska i kapillärerna, har nanobubbles visat sig avsevärt förbättra vätskeflöde egenskaper. De har också föreslagits som kontrastmedel vid scanning tekniker samt rengöringsmedel i kisel tillverkningsprocesser.

Slutligen är ett nytt område av applikationer drug delivery vara aktivt forskat i vilka nanobubbles spela en aktiv roll även om detaljerna i denna mycket förtegen (och därför viktigt?) Område är svårt att komma med. Men, som redovisas i Reuters, Natalya Rapoport vid University of Utah Institutionen för Bioteknik använder nanobubbles med kemoterapi läkemedel doxorubicin söka cancertumörer och samlas när injiceras i blodet. "Dessa nanobubbles inte tränga normala blodkärl men de penetrerar blodkärl i tumören," sade Rapoport, vars studie visas i Journal of National Cancer Institute. Väl inne i tumören, den nanobubbles kombineras för att bilda större "mikrobubblor", som kan ses på ett ultraljud. "När dessa bubblor ackumuleras, jag ger starka ultraljud strålningen till tumören att blåsa upp dem", sade hon i en telefonintervju. "Då drogen får ut av dessa bubblor lokalt vid tumören platsen."

Hos möss var nanobubbles mer effektiva på att blockera tumörens tillväxt än andra metoder nanopartiklar leverans.

I en tidigare studie visade Kikuchi et al (2001) att väte nanobubbles bildning var relaterad till inflytandet av elektrolys förhållanden på vätehalt och diametern distribution av vätgas nanobubbles. De analyserade nanobubbles av dynamisk ljusspridning (DLS). Det var i en färsk studie av bildning och karakterisering av nanobubbles i vatten genom ett stort läkemedelsföretag i Japan, koncentrationen av nanobubbles i ett mekaniskt bildade suspension av nanobubbles befunnits vara mycket låg (<107/ml), en koncentration som skulle vara för låg för meningsfull analys av DLS. Naturligtvis var analys med elektronmikroskopi inte möjligt på grund av det vakuum som krävs för EM studier. NanoSight visade sig vara idealiska för sådana analyser och i en blind experiment, där tre prover av nanobubbles innehållande hög, låg och noll antal nanobubbles testades i två exemplar, NanoSight resultat hittades för att matcha just de förutspådde. Grafen nedan visar de resultat som provtyp A (Serie 1 och 6) innehöll en hög koncentration av nanobubbles, prov B (Serie 3 och 5) innehöll låg koncentration av nanobubbles och prov C (serie 2 och 4) har kontroll blanksteg. Det bör noteras att NanoSight tillåter koncentration av nanobubbles per volymenhet måste uppskattas, liksom storlek och fördelning.

I ett senare projekt har Ichiro Otsuka (2008) av Ohu University, Japan studerat den eventuella roll som nanobubbles i ultrahög spädda av aktiva ämnen i vilka fenomenet succussion anses relevant. Han använde NanoSight teknik för att undersöka nanobubbles bildning och koncentration i mer detalj än vad som var möjligt med en electrozone (Coulter)-metoden eller konventionell DLS.

Kenji Kikuchi, Hiroko Takeda, Beatrice Rabolt, Takuji Okaya, Zempachi Ogumi, Yasuhiro Saihara och Hiroyuki Noguchi (2001) Väte partiklar och övermättnad i basiskt vatten från analkali-jon-vatten elektrolysör, Journal of Electroanalytical Chemistry, p1-6

Ichiro Otsuka (2008) Effekt av 01:02 vattenlösning utspädning på O2 nanobubbles i en 0,1 M Na2CO3 lösningen, Proc Den 59: e årliga mötet för International Society of Elektrokemi, September 7 till 12, 2008, Sevilla, Spanien, S10-P-062 , p139

Last Update: 9. October 2011 22:57

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