मेसोपोरस सिलिका: Difference between revisions

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मेसोपोरस कणों को एक सरल सोल-जेल विधि का उपयोग करके भी संश्लेषित किया जा सकता है<ref name="A.B.D. Nandiyanto; S.-G Kim; F. Iskandar; and K. Okuyama 2009 447–453">{{cite journal|title=नैनोमीटर-आकार के नियंत्रणीय मेसोपोर और बाहरी व्यास के साथ सिलिका नैनोकणों का संश्लेषण|journal=Microporous and Mesoporous Materials|issue=3|year=2009|pages=447–453|doi=10.1016/j.micromeso.2008.12.019|volume=120|last1=Nandiyanto|first1=Asep Bayu Dani|last2=Kim|first2=Soon-Gil|last3=Iskandar|first3=Ferry|last4=Okuyama|first4=Kikuo}}</ref> जैसे स्टोबर प्रक्रिया, या स्प्रे सुखाने की विधि। <ref>{{cite journal|author1=नंदियंतो, ए.बी.डी. |author2=इस्कंदर, एफ. |author3=ओकुयामा, के. |name-list-style=एम्प |title=नैनो-आकार के पॉलिमर कण-स्प्रे विधि का उपयोग करके मेसोपोरस सिलिका कणों की तैयारी की सुविधा|journal=रसायन शास्त्र पत्र|issue=10|year=2008|pages=1040–1041|doi=10.1246/सीएल.2008.1040|volume=37}}</ref> टेट्राएथिल ऑर्थोसिलिकेट का उपयोग अतिरिक्त पॉलिमर मोनोमर (टेम्पलेट के रूप में) के साथ भी किया जाता है।
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यदपि , टीईओएस ऐसे कणों को संश्लेषित करने के लिए सबसे प्रभावी अग्रदूत नहीं है; एक बेहतर अग्रदूत (3-मर्कैप्टोप्रोपाइल) ट्राइमेथॉक्सीसिलेन है, जिसे अक्सर एमपीटीएमएस के रूप में संक्षिप्त किया जाता है। इस अग्रदूत का उपयोग एकत्रीकरण की संभावना को काफी कम कर देता है और अधिक समान क्षेत्रों को सुनिश्चित करता है। रेफरी>{{Cite journal|title=रासायनिक यांत्रिक पॉलिशिंग में सतह की फिनिश और सामग्री हटाने की दर पर 3-मर्कैप्टोप्रोपाइलट्रिमेथॉक्सीसिलेन का प्रभाव|pages=528–537|journal=प्रोसीडिया सामग्री विज्ञान|volume=6|doi=10.1016/जे.एमएसप्रो.2014.07.067|date=जनवरी 2014|last1=शिवनंदिनी|first1=म.|last2=धामी|first2=सुखदीप एस.|last3=पाबला|first3=बी.एस.|last4=गुप्ता|first4=एम.के.|doi-access=फ्री}}</ref>
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ट्रांसमिशन इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (टीईएम, शीर्ष) और स्कैनिंग इलेक्ट्रॉन माइक्रोस्कोपी (एसईएम) मेसोपोरस सिलिका नैनोकणों की छवियां।<रेफ नाम = ए.बी.डी. नंदियंतो; एस.-जी किम; एफ. इस्कंदर; और के. ओकुयामा 2009 447-453 />

मेसोपोरस सिलिका सिलिका का एक रूप है जो इसकी मेसोपोरस संरचना की विशेषता है, यानी इसमें छिद्र होते हैं जिनका व्यास 2 एनएम से 50 एनएम तक होता है। आईयूपीएसी की शब्दावली के अनुसार, मेसोपोरोसिटी माइक्रोपोरस (<2 एनएम) और मैक्रोपोरस (>50 एनएम) के बीच बैठती है। मेसोपोरस सिलिका नैनोटेक्नोलॉजी में अपेक्षाकृत हालिया विकास है। मेसोपोरस नैनोकणों के सबसे सामान्य प्रकार एमसीएम-41 और एसबीए-15 हैं।[1] कणों पर अनुसंधान जारी है, जिनका उपयोग उत्प्रेरण, दवा वितरण और चिकित्सा इमेजिंग में होता है।[2] मेसोपोरस ऑर्डर वाली सिलिका फिल्में भी विभिन्न छिद्र टोपोलॉजी के साथ प्राप्त की गई हैं।[3]

मेसोपोरस सिलिका का उत्पादन करने वाले एक यौगिक का 1970 के आसपास पेटेंट कराया गया था।[4][5][6] इस पर लगभग किसी का ध्यान नहीं गया[7] और 1997 में इसे पुन: प्रस्तुत किया गया।[8] मेसोपोरस सिलिका नैनोकणों (एमएसएन) को 1990 में जापान के शोधकर्ताओं द्वारा स्वतंत्र रूप से संश्लेषित किया गया था।[9] बाद में इनका उत्पादन मोबिल कॉर्पोरेशन प्रयोगशालाओं में भी किया गया[10] और इसे पदार्थ की मोबिल संरचना (या मोबिल क्रिस्टलीय सामग्री, एमसीएम) नाम दिया गया।[11]

छह साल बाद, कैलिफ़ोर्निया विश्वविद्यालय, सांता बारबरा में बहुत बड़े (4.6 से 30 नैनोमीटर) छिद्र वाले सिलिका नैनोकणों का उत्पादन किया गया।[12] सामग्री को सांता बारबरा अमोर्फस प्रकार की सामग्री, या एसबीए-15 नाम दिया गया था। इन कणों में छिद्रों की एक षटकोणीय श्रृंखला भी होती है।

इस प्रकार के कणों का आविष्कार करने वाले शोधकर्ताओं ने उन्हें आणविक छलनी के रूप में उपयोग करने की योजना बनाई। आज, मेसोपोरस सिलिका नैनोकणों का चिकित्सा, बायोसेंसर, तापीय ऊर्जा भंडारण,[13] पानी/गैस निस्पंदन [14] और इमेजिंग में कई अनुप्रयोग हैं।[15]

संश्लेषण

मेसोपोरस सिलिका की शीशियाँ
File:Mesopourus silica closeup.jpg
मेसोपोरस सिलिका नैनोकण की टीईएम छवि

मेसोपोरस सिलिका नैनोकणों को माइक्रेलर छड़ों से बने टेम्पलेट के साथ टेट्राएथिल ओर्थोसिलिकेट पर प्रतिक्रिया करके संश्लेषित किया जाता है। परिणाम नैनो-आकार के गोले या छड़ों का एक संग्रह है जो छिद्रों की नियमित व्यवस्था से भरे हुए हैं। फिर टेम्पलेट को उचित pH पर समायोजित विलायक से धोकर हटाया जा सकता है।[2]

मेसोपोरस कणों को एक सरल सोल-जेल विधि का उपयोग करके भी संश्लेषित किया जा सकता है[16] जैसे स्टोबर प्रक्रिया, या स्प्रे सुखाने की विधि। [17] टेट्राएथिल ऑर्थोसिलिकेट का उपयोग अतिरिक्त पॉलिमर मोनोमर (टेम्पलेट के रूप में) के साथ भी किया जाता है।

यदपि , टीईओएस ऐसे कणों को संश्लेषित करने के लिए सबसे प्रभावी अग्रदूत नहीं है; एक बेहतर अग्रदूत (3-मर्कैप्टोप्रोपाइल) ट्राइमेथॉक्सीसिलेन है, जिसे अक्सर एमपीटीएमएस के रूप में संक्षिप्त किया जाता है। इस अग्रदूत का उपयोग एकत्रीकरण की संभावना को काफी कम कर देता है और अधिक समान क्षेत्रों को सुनिश्चित करता है। [18]

दवा वितरण

छिद्रों का बड़ा सतह क्षेत्र कणों को दवा या साइटोटोक्सिन से भरने की अनुमति देता है। ट्रोजन हॉर्स की तरह, कणों को एंडोसाइटोसिस के माध्यम से कुछ जैविक कोशिकाओं द्वारा ग्रहण किया जाएगा, यह इस बात पर निर्भर करता है कि गोले के बाहर कौन से रसायन जुड़े हुए हैं। कुछ प्रकार की कैंसर कोशिकाएं स्वस्थ कोशिकाओं की तुलना में अधिक कण ग्रहण करेंगी, जिससे शोधकर्ताओं को उम्मीद है कि एमसीएम-41 का उपयोग एक दिन कुछ प्रकार के कैंसर के इलाज के लिए किया जाएगा।[2][19][20]

ऑर्डर किया गया मेसोपोरस सिलिका (जैसे एसबीए-15,[21] टीयूडी-1,[22] एचएमएम-33, ए.बी.डी. नंदियंतो; एस.-जी किम; एफ अलेक्जेंडर; और के. यामा 2009 447-453/> और एफएसएम-16[23]) दूषित पानी में घुलनशील दवाओं के इन विट्रो और इन विवो विघटन को बढ़ावा देने की क्षमता भी दिखाते हैं। दवा की शोध से आने वाले कई दवा-उम्मीदवार पानी में दूषितघुलनशीलता से पीड़ित हैं। गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल तरल पदार्थों में इन हाइड्रोफोबिक दवाओं का अपर्याप्त विघटन मौखिक जैवउपलब्धता को दृढ़ता से सीमित कर देता है। इसका एक उदाहरण इट्राकोनाजोल है जो एक एंटीमाइकोटिकम है जो अपनी दूषित जलीय घुलनशीलता के लिए जाना जाता है। सिम्युलेटेड गैस्ट्रोइंटेस्टाइनल तरल पदार्थ में इट्राकोनाज़ोल-ऑन-एसबीए -15 फॉर्मूलेशन की आरम्भ पर, एक सुपरसैचुरेटेड समाधान प्राप्त होता है जो उन्नत ट्रांसेपिथेलियल आंत्र परिवहन को जन्म देता है।[24] इसके अलावा एसबीए-15 निर्मित इट्राकोनाजोल के प्रणालीगत परिसंचरण में कुशल अवशोषण को विवो (खरगोश और कुत्तों) में प्रदर्शित किया गया है।[25] एसबीए-15 पर आधारित यह दृष्टिकोण स्थिर फॉर्मूलेशन प्रदान करता है[26] और इसका उपयोग विभिन्न प्रकार के दूषित पानी में घुलनशील यौगिकों के लिए किया जा सकता है।[27]

बायोसेंसर

इन कणों की संरचना उन्हें एक फ्लोरोसेंट डाई से भरने की अनुमति देती है जो प्रायः कोशिका की दीवारों से गुजरने में असमर्थ होती है। फिर एमएसएन सामग्री को एक अणु से ढक दिया जाता है जो लक्ष्य कोशिकाओं के साथ संगत होता है। जब एमएसएन को सेल कल्चर में जोड़ा जाता है, तो वे डाई को कोशिका झिल्ली में ले जाते हैं। ये कण ऑप्टिकली पारदर्शी होते हैं, इसलिए डाई को सिलिका की दीवारों के माध्यम से देखा जा सकता है। कणों में मौजूद डाई में स्वतः शमन की वही समस्या नहीं होती जो घोल में उपस्थित डाई में होती है। एमएसएन के बाहर ग्राफ्ट किए गए अणुओं के प्रकार यह नियंत्रित करेंगे कि कणों के अंदर किस प्रकार के जैव अणुओं को डाई के साथ बातचीत करने की अनुमति है।[28][29]

यह भी देखें

संदर्भ

  1. ↑ Katiyar, Amit; Yadav, Santosh; Smirniotis, Panagiotis G.; Pinto, Neville G. (July 2006). "Synthesis of ordered large pore SBA-15 spherical particles for adsorption of biomolecules". Journal of Chromatography A. 1122 (1–2): 13–20. doi:10.1016/j.chroma.2006.04.055. ISSN 0021-9673. PMID 16716334.
  2. ↑ 2.0 2.1 2.2 Trewyn, Brian G; Nieweg, Jennifer A; Zhao, Yannan; Lin, Victor S.-Y. (2007). "पशु कोशिका झिल्ली प्रवेश के लिए विभिन्न आकारिकी के साथ बायोकम्पैटिबल मेसोपोरस सिलिका नैनोकण". Chemical Engineering Journal. 137 (1): 23–29. doi:10.1016/j.cej.2007.09.045.
  3. ↑ Innocenzi, Plinio (2022). मेसोपोरस ने सिलिका फिल्मों का ऑर्डर दिया। सेल्फ-असेंबली से लेकर ऑर्डर तक. Advances in Sol-Gel Derived Materials and Technologies (in English). Springer. doi:10.1007/978-3-030-89536-5. ISBN 978-3-030-89535-8. S2CID 245147740.
  4. ↑ Chiola, V.; Ritsko, J. E. and Vanderpool, C. D. "Process for producing low-bulk density silica." Application No. US 3556725D A filed on 26-Feb-1969; Publication No. US 3556725 A published on 19-Jan-1971
  5. ↑ "Porous silica particles containing a crystallized phase and method" Application No. US 3493341D A filed on 23-Jan-1967; Publication No. US 3493341 A published on 03-Feb-1970
  6. ↑ "Process for producing silica in the form of hollow spheres"; Application No. US 342525 A filed on 04-Feb-1964; Publication No. US 3383172 A published on 14-May-1968
  7. ↑ Xu, Ruren; Pang, Wenqin; Yu, Jihong (2007). Chemistry of zeolites and related porous materials: synthesis and structure. Wiley-Interscience. p. 472. ISBN 978-0-470-82233-3.
  8. ↑ Direnzo, F; Cambon, H; Dutartre, R (1997). "A 28-year-old synthesis of micelle-templated mesoporous silica". Microporous Materials. 10 (4–6): 283–286. doi:10.1016/S0927-6513(97)00028-X.
  9. ↑ Yanagisawa, Tsuneo; Shimizu, Toshio; Kuroda, Kazuyuki; Kato, Chuzo (1990). "एल्काइलट्रिमिथाइलमोनियम-कैनेमाइट कॉम्प्लेक्स की तैयारी और सूक्ष्म छिद्रित सामग्रियों में उनका रूपांतरण।". Bulletin of the Chemical Society of Japan. 63 (4): 988–992. doi:10.1246/bcsj.63.988.
  10. ↑ Beck, J. S.; Vartuli, J. C.; Roth, W. J.; Leonowicz, M. E.; Kresge, C. T.; Schmitt, K. D.; Chu, C. T. W.; Olson, D. H.; Sheppard, E. W. (1992). "लिक्विड क्रिस्टल टेम्पलेट्स के साथ तैयार मेसोपोरस आणविक चलनी का एक नया परिवार". Journal of the American Chemical Society. 114 (27): 10834–10843. doi:10.1021/ja00053a020.
  11. ↑ Trewyn, B. G.; Slowing, I. I.; Giri, S; Chen, H. T.; Lin, V. S. (2007). "Synthesis and Functionalization of a Mesoporous Silica Nanoparticle Based on the Sol–Gel Process and Applications in Controlled Release". Accounts of Chemical Research. 40 (9): 846–853. doi:10.1021/ar600032u. PMID 17645305.
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