8

 Руcский   
Английский
                                                                                                          

ВОДОРАСТВОРИМЫЕ ПОЛИГИДРОКСИЛИРОВАННЫЕ ФУЛЛЕРЕНЫ  (ФУЛЛЕРЕНОЛЫ) C60(OH)n.

ОБЛАСТИ ПРИМЕНЕНИЯ

Abstract

Polyhydroxylated fullerenes (fullerenols) C60(OH)n form solutions in some alcohols capable, in an electrochemical process, to precipitate in the form of the nanocarbon film on the anode. The objective of this research is to disclose the method of nanocarbon film obtaining on metals, graphite, carbon fabric, as alternative to the existing methods. Existing methods for nanocarbon film production are expensive and energy-consuming (see the full text on English).

Электрохимическое осаждение наноуглеродной пленки на токопроводящих материалах

Полигидроксилированные фуллерены (фуллеренолы) С60(ОН)n образуют растворы в некоторых спиртах, способные в электрохимическом процессе,  осаждаться  в виде наноуглеродной пленки на аноде. Задачей   данной   разработки  является  получение  альтернативного существующим методам  метода получения наноуглеродной пленки  на металлах, графите, углеродной ткани. Существующие методы получения наноуглеродной пленки - дороги и энергозатратны.

Fullerenol C60(OH)n

Fig. 1 Polyhydroxylated fullerenes, water-soluble
Synonym: C60(OH)n, Fullerenols, Polyhydroxy
fullerenes, water-soluble C60

Empirical Formula C60(OH)n


Наноуглеродная пленка является биосовместимым покрытием, инертным в отношении биологических объектов и способствующая интеграции небиологических объектов в ткани организма. Нанесение углеродной пленки нанометровой толщины на протезы, имплантируемые в кровеносное русло (клапаны, стенты), позволяет снизить адгезию на них белков крови и тромбоцитов и уменьшает риск образования тромбов у пациента.

Этим методом наноуглеродная пленка была нанесена на пластину из меди марки ММ1 (Fig. 3), на пластину из алюминия марки АД31 (Fig. 4), на пластину из нержавеющей стали марки X2CrNi12 (Fig. 5) и на электротехнический графит (Fig. 6) . На Fig. 7 - снимок наноструктурированной углеродной пленки, сделанный на атомно-силовом микроскопе АСМ.

2
Fig. 2
3
Fig. 3
4
Fig. 4
Графит
Fig. 5
АСМ
Fig. 6

Наноуглеродное покрытие, наносится электрохимическим способом, с использованием стандартного гальванического оборудования. Получаемое покрытие характеризуется высокой твердостью, низким коэффициентом трения, биологической инертностью и химической стойкостью, низкой адгезией различных загрязнений к его поверхности. Осажденная наноуглеродная пленка представляет собою  химический инертный оксид фуллерена  С60Оn.

Scheme

Области применения данного покрытия: покрытие медицинских изделий, металлорежущих инструментов, пар трения, антипригарные покрытия для посуды и др. Однако с учетом того, что стоимость покрытия существенно ниже, чем аналогичных покрытий, наносимых традиционными методами, области его применения могут быть существенно более обширными. Покрытие может быть нанесено на широкий спектр металлических и не металлических материалов (графит, углеродная ткань), с использованием одного и того же электролита, но разными режимами по току.

Технология безотходна, а полная себестоимость покрытия, включая стоимость электролита на порядок и более, меньше стоимости углеродных покрытий с аналогичными свойствами, наносимыми другими способами.

Одной из перспективных областей применения этой технологии может быть использование их в эндопротезировании и остеосинтезах. Другой областью применения может стать Стелс-технология, так как по данным некоторых исследователей наноуглеродная пленка частично поглощает электромагнитное излучение в радиочастотном диапазоне.

Примеры изделий для эндопротезирования и остеосинтезов с нанесенным наноуглеродным покрытием:


Пластины для остеосинтеза
6
7
Fig. 7 Fig. 8 Fig. 9
Пластины для остеосинтеза
с нанесенным наноуглеродным покрытием

Головка эндопротеза тазобедренного сустава компании "ЗАО ТРЕК-Э Композит" без наноуглеродного покрытия Головка эндопротеза тазобедренного сустава   с нанесенным наноуглеродным покрытием. Покрытие выполнено в НТЦ "Нанокластер"
Цвет наноуглеродного покрытия: от золотистого до коричневого.
Толщина пленки 3-5 μ.   Микротвердость пленки 9500-10500 МПа

Технология электрохимического осаждения  наноуглеродных пленок из безводных электролитов была разработана в НТЦ "Нанокластер"  еще в 2002-2003 г.г. По электрохимическому осаждению наноуглеродной пленки на токопроводящих материалах выдан патент RU 2519438. Приоритет: от 23.11.2012

ПАТЕНТ RU 2519438


    Компания Implantcast www.implantcast.de и ее российский филиал www.implantcast-rus.com производят большой ассортимент имплантов и эндопротезов, в том числе, и эндопротез тазобедренного сустава с головкой из титанового сплава TiAl6V4 с  покрытием из нитрида титана TiN (Fig. 11).
   На сайте компании имеется анонс покрытия из нитрида титана TiN: "TiN - это твёрдое покрытие золотистого цвета.  Покрытия такого рода используются уже более 30 лет для улучшения износостойкости инструментов. В медицине покрытие используется толщиной в несколько микрометров. Биосовместимость этого покрытия была доказанна рядом научных исследований с очень положительными результатами. Такая превосходная биосовместимость достигается благодаря очень сильному соединению титанои с азотом. Покрытие TiN, очень твердое по своему характеру покрытие и поэтому, очень устойчиво к воздействию химической окружающей среды. Именно, это качество стало одним из решающих факторов к использованию этого покрытия в медицине."
  Однако, по некоторым данным независимых исследователей, такое покрытие из нитрида титана TiN под воздействием перекиси водорода разрушается и смывается с изделия. Можно возразить и сказать, откуда в живой ткани может взяться перекись водорода, по крайней мере, той концентрации, при которой титан-нитридное покрытие будет разрушаться? Таким образом, устойчивость титан-нитридного покрытия к воздействию химической окружающей среды - относительна. И, если это может сделать перекись водорода, то, вероятно, это могут сделать и какие-либо ферменты или другие биологические компоненты живой ткани.
 Для сравнения: наноуглеродное покрытие характеризуется высокой твердостью, низким коэффициентом трения, биологической инертностью, низкой адгезией различных загрязнений к его поверхности  и химической стойкостью, в том числе, и к перекиси водорода.



hip-prosthesis-ball-and-socket-component
Fig. 10
Total Hip Endoprosthesis manufactured by the company of Implantcast with head of titanium alloy TiAl6V4 coated with titanium nitride TiN
Ортопедическая клиника Gelenk-Klinik, Германия ortoped-klinik.com


Sertificat

По вопросам сотрудничества по электрохимическому осаждению наноуглеродной пленки на металлических элементах эндопротезов и на других токопроводящих материалах обращаться в НТЦ "Нанокластер" info@nanoclaster.ru

 
Полигидроксилированные фуллерены (фуллеренолы) С60(ОН)n  -  антидот  при отравлении тяжелыми металлами

Было обнаружено, что полигидроксилированные фуллерены (фуллеренолы) С60(ОН)n (n>40) являются мощным хелатирующим агентом, способным связывать, практически, любые ионы металлов, кроме щелочных, в нерастворимые в воде комплексы. В литературе имеется определение хелатирования: «Хелатирование - это связывание тяжелых металлов при помощи специальных препаратов, в результате чего тяжелый металл выводится из организма естественным путем».

Полигидроксилированные фуллерены (фуллеренолы) С60(ОН)n могут оказаться эффективным антидотом при пероральном отравлении тяжелыми металлами, и, предположительно,  радиоактивными, включая лантаноиды и актиноиды. В отличие от растворимых солей тяжелых металлов, которые являются сильными ядами, нерастворимые соли этих металлов абсолютно безвредны. Например, растворимый хлорид бария BaCl2 является опасным ядом, но нерастворимый сульфат бария BaSO4 не только абсолютно не опасен, но и применяется в рентгенологии в качестве контрастирующего агента.

В растворы фуллеренола в дистиллированной воде были добавлены десятки различных солей и оксидов самых различных металлов: Pb, Zn, Hg, Sn, Fe, Cr, Mo. Cu и др., и, во всех случаях ионы металлов с фуллеренолом образуют абсолютно нерастворимый в воде комплекс.

Образование нерастворимого комплекса происходит по схеме:

 

 Osagdenie Cx(OH)n ionami Ме

Для упрощения, на схеме изображена только одна пара гидроксильных групп, а, фактически, их 12-30.

В химической литературе можно найти информацию, о том, что, орто-дифенолы могут образовывать с некоторыми ионами металлов нерастворимые комплексы, по своей сути, являющиеся хелатными, например:

 схема-002

Эта схема абсолютно аналогична схеме с фуллеренолом, который по своей химической сути, является полифенолом с фуллереновым ядром, и в котором, всегда найдется пара гидроксильных групп, находящихся в орто-положении. Гидроксильные группы, находящихся в орто-положении и есть "клешни" хелатирующего агента. Таким образом, одна молекула полигидроксилированных фуллеренов (фуллеренолов) С60(ОН)n может связать в нерастворимый в воде комплекс 12-30 ионов металлов (кроме щелочных).

Реакция фуллеренола с ионами металлов проходит при комнатной температуре и начинается сразу после добавления раствора соли металла или оксида, и заканчивается в течение 10-20 мин. При этом происходит разделение раствора на коричневый абсолютно нерастворимый осадок и водный слой. При избытке фуллеренола водный слой может быть окрашен в желтый цвет из-за присутствия фуллеренола. Однако, этот избыток не только не опасен, но и даже, полезен фармакологически, так как фуллеренол не обладает цитотоксичносью, а является антиоксидантным, антивирусным,  антибактериальным и антиопухолевым препаратом.  По фармакологическим свойствам фуллеренола в интернете и литературе имеются тысячи публикаций. 

Токсикологи могут проверить достоверность изложенной информации экспериментально.

Другие возможные области применения водорастворимых полигидроксилированных фуллеренов (фуллеренолов) С60(OH)n :

Фармацевтика и косметология
•    Противовирусные препараты с отсутствием цитотоксичности;
•    Антиоксиданты;
•    Ранозаживляющие и ожогозаживляющие препараты.

Материаловедение
•    Модификаторы полимеров, смол, клеев, ЛКМ и других материалов;
•    Модификаторы материалов на основе силикатных связующих, включая бетоны;
•    Компонент электролитов для металлических гальванических покрытий;
•    Компонент сверхтвердых композитов с металлической матрицей.

Агропромышленность – растениеводство и животноводство
•    Стимуляторы роста растений;
•    Антивирусные и противогрибковые препараты;
•    Препараты, увеличивающие стойкость с/х культур за счет комплексного неспецифического воздействия;
•    Добавки в корма, повышающие сопротивляемость с/х животных и птиц к различным заболеваниям и не накапливающиеся в их организме.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.Kozeyev A.A. Deposizione elettrochimica di film Nanocarbon su materiali conduttivi. Italian Science Review. 2014; 10(19). PP. 221-223.
Available at URL: http://www.ias-journal.org/archive/2014/october/Kozeyev.pdf

2.Козеев А.А. «Электрохимическое осаждение наноуглеродной пленки на токопроводящих материалах», Нанотехнологическое Общество России http://rusnor.org/pubs/articles/11275.htm

3.Козеев А.А. «Электрохимическое осаждение наноуглеродной пленки на токопроводящих материалах», RUSNANONET http://rusnanonet.ru/articles/103350/

4.Козеев А.А. «Электрохимическое осаждение наноуглеродной пленки на токопроводящих материалах», Межотраслевой институт «Наука и образование» VII, 2014 http://scienceanded.ru/files/Arhiv/27-30.12.2014/scienceanded_7.pdf#page=7

5. Патент RU 2519438. Электрохимическое осаждение наноструктурированной пленки на токопроводящих материалах. Козеев А.А. Приоритет: от 23.11.2012


E-mail: alex.kozex@yandex.ru  или   info@nanoclaster.ru

Web-site: www.nanoclaster.ru

Телефон: +7 912 210 67 55