Czy homogenizer ultradźwiękowy można zastosować do produkcji proszku nanoczynowego z oleju?

Teoretycznie homogenizatorzy ultradźwiękowe mogą pomóc w wytwarzaniu proszku komórkowego w skali nano - z fazy olejowej, ale faktyczny efekt jest ograniczony przez wiele czynników i należy je analizować w połączeniu z określonymi warunkami:

1. Podstawowa funkcja ultradźwiękowych homogenizatorów
Ultradźwiękowe homogenizatory wykorzystują wibracje o wysokiej częstotliwości (zwykle powyżej 20 kHz), aby stworzyć „efekt kawitacyjny”: drobne pęcherzyki w medium. Kiedy te pęcherzyki zapadają się, uwalniają silne siły uderzenia mechaniczne i ścinające, rozkładając cząstki, rozpraszające agregaty, a nawet zmniejszając cząstki mikronowe do skali nanometru (1 - 1000 nm). Ta cecha sprawia, że potencjalnie nadają się do zakłócenia komórek i udoskonalania proszku.

2. Wpływ fazy olejowej
Przy użyciu oleju jako pożywki dyspersyjnej ważne jest rozważenie ograniczeń jego właściwości fizycznych na efekt ultradźwięków:
● Wydajność efektu kawitacji: olej ma niższe ciśnienie pary i wyższą lepkość. W porównaniu z wodą tworzenie się i zapadnięcie się pęcherzyków kawitacyjnych są słabsze, co powoduje niewystarczające siły ścinające. W celu osiągnięcia fragmentacji nanoskali mogą być wymagane wyższe mocy lub dłuższe czasy przetwarzania.
● Stabilność dyspersji: proszki komórkowe w nanoskali mają tendencję do agregowania z powodu sił Van der Waalsa w oleju. Dlatego dodanie środków powierzchniowo czynnych (takich jak estry kwasów tłuszczowych lub pochodne oleju silikonowego) jest konieczne do zmniejszenia energii powierzchniowej i utrzymania dyspersji nanoskali. W przeciwnym razie mogą one reagować na cząstki o wielkości mikronów.

3. Charakterystyka komórek
● Struktura komórkowa: komórki roślinne (zawierające ściany komórkowe) lub bakterie (warstwa peptydoglikanu) mają sztywne struktury wymagające silniejszych sił zakłóceń. Leczenie ultradźwiękowe może wymagać wstępnej obróbki (takich jak zamrażanie lub hydroliza enzymatyczna) w celu skutecznego zakłócenia. Komórki zwierzęce brakuje ścian komórkowych i są stosunkowo łatwiejsze do ścinania i fragmentu.
● Stan początkowy: Jeśli komórki są mokre (zawierają wodę), faza olejowa może powodować odwodnienie komórek i zmiany strukturalne, wpływając na wydajność zakłócenia. Suszone proszki komórkowe (takie jak liofilizowane komórki) są bardziej odpowiednie do dyspersji w fazie olejowej.

Homogenizatory ultradźwiękowe mogą wytwarzać proszki komórkowe w nanoskali w fazie olejowej, ale warunki te należy spełnić:

● Optymalizuj parametry ultradźwiękowe, takie jak moc i czas trwania na podstawie typu komórki (np. Wysoka moc dla sztywnych komórek);
● Dodaj rozpuszczalny dyspergant oleju, aby zapobiec aglomeracji nanocząstek;
● Najlepiej używaj proszku suchego komórek jako surowca, aby zminimalizować interferencję międzyfazową w fazie olejowej.