Mezoporowaty węglan magnezu
Mezoporowate węglany magnezu (MMC) stanowią rodzinę materiałów z węglanu magnezu o dużej powierzchni właściwej. Po raz pierwszy została opisana w lipcu 2013 roku przez grupę naukowców zajmujących się nanotechnologią na Uniwersytecie w Uppsali . Najwyższa zgłoszona powierzchnia każdego MMC wynosi 800 m² na gram, co jest najwyższą powierzchnią, jaką kiedykolwiek zmierzono dla węglanu metalu ziem alkalicznych. Średnią wielkość porów MMC można regulować, dostrajając warunki syntezy. Jak dotąd wszystkie zgłoszone formy MMC są bezwodne i bezpostaciowe w promieniowaniu rentgenowskim .
Podobnie jak w przypadku innych rodzajów materiałów mezoporowatych , duża powierzchnia i pory o wielkości nanometrów sprawiają, że MMC są interesujące w wielu zastosowaniach. Ponadto MMC ma doskonałe właściwości higroskopijne.
Pory powstają w wyniku rozszerzania się gazowego CO 2 podczas syntezy, żadne inne cząsteczki wzorcowe nie są potrzebne do utworzenia mezoporowatej sieci w materiale. Pierwszy patent na MMC został przyznany w 2017 roku i jest obecnie komercjalizowany przez spółkę typu spin-out Disruptive Materials AB w Uppsali w Szwecji do zastosowań w kosmetykach, produktach sportowych i innych obszarach technicznych. MMC są również badane w zastosowaniach farmaceutycznych.
Nazewnictwo
W pierwszych publikacjach dotyczących mezoporowatego węglanu magnezu materiałowi nadano nazwę Upsalite jako odniesienie do Uniwersytetu w Uppsali i miasta Uppsala, używając łacińskiej pisowni z jednym p . Dziś Upsalite jest zarejestrowanym znakiem towarowym, a ogólnie klasa materiałów jest określana jako mezoporowate węglany magnezu.
Synteza
Ogólny typ MMC jest syntetyzowany w reakcji tlenku magnezu (MgO) i metanolu pod ciśnieniem dwutlenku węgla (CO 2 ). Mieszanie i rozprężanie produktu powoduje powstanie alkożelu, który pęcznieje wraz z rozszerzaniem się gazowego CO2 i jest uwalniany. Po fizycznym związaniu CO 2 uwalnia się, a resztkowy metanol odparowuje z żelu podczas obróbki cieplnej w umiarkowanych temperaturach, żel zestala się iw materiale tworzy się porowata sieć. Średnią średnicę porów w produkcie końcowym można kontrolować, dostosowując energię wejściową podczas procesu krzepnięcia.
Struktura
MMC składają się z rentgenowskiej amorficznej i mezoporowatej matrycy MgCO 3 z osadzonymi w strukturze kryształami MgO. Droga syntezy opisana powyżej generalnie prowadzi do powstania cząstek MMC w zakresie od milimetra do centymetra, cząstek, których wielkość można zmniejszyć w razie potrzeby.
Zastosowania farmaceutyczne
Wykazano, że MMC skutecznie zwiększają pozorną rozpuszczalność kilku słabo rozpuszczalnych leków modelowych, w tym ibuprofenu, itrakonakolu , tolfenaminu , rymonabantu , celekoksybu , cynaryzyny i gryzeofulwiny . Robią to poprzez hamowanie krystalizacji substancji leczniczej wprowadzonej do porów materiałów. Leki amorficzne generalnie wykazują wyższą rozpuszczalność niż ich krystaliczne odpowiedniki, a stabilizując leki w ich stanie amorficznym w preparacie leku, można uzyskać wyższą rozpuszczalność podczas podawania. Słaba rozpuszczalność w wodzie ogranicza biodostępność wielu leków, a tym samym ich działanie terapeutyczne.
Uwalnianie leków z MMC można regulować za pomocą wielkości cząstek i wielkości porów. Szybkość uwalniania można również dostosować poprzez chemiczną modyfikację ścianek porów. Wykazano, że przesycenie leków formułowanych z MMC można zwiększyć, zarówno pod względem rozpuszczalności leku, jak i czasu przesycenia, poprzez dodanie polimerów podczas uwalniania.
Sporty
Ze względu na zdolność pochłaniania wilgoci, MMC mogą być używane przez wspinaczy i innych sportowców w celu zwiększenia przyczepności. MMC pod marką Upsalite , został wprowadzony na światowy rynek jako składnik kredy wspinaczkowej, w 2018 roku przez firmę Black Diamond . Kiedy po raz pierwszy został zaprezentowany na największej wystawie sportowej na świecie ISPO, został nagrodzony jako najlepszy nowy i innowacyjny dodatek do wspinaczki 2018.
Kontrola wilgotności
Ponieważ stwierdzono, że MMC adsorbują więcej wody przy niskich wilgotnościach względnych w porównaniu z najlepszymi dostępnymi wcześniej materiałami, higroskopijnymi zeolitami , można je stosować do utrzymywania wilgotności na bardzo niskim poziomie tam, gdzie jest to potrzebne. Ponadto upsalit może uwalniać tę wodę w niższych temperaturach niż zeolity, wymagając mniej energii.
Inne potencjalne zastosowania
MMC może być również potencjalnie używany do zbierania toksycznych odpadów , chemikaliów lub wycieków oleju oraz do kontroli zapachów, sanitacji po pożarze i zbierania wody z dowolnego źródła, które go zawiera.