Патент на изобретение №2376079

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВ МИКРОНИЗИРОВАННЫХ ЧАСТИЦ

(57) Реферат:

Изобретение относится к биотехнологии, медицине, парфюмерной промышленности, к производству лекарственных и биологически активных веществ. Задачей изобретения является создание способа получения порошков растворимых в жидкостях веществ с субмикронными размерами частиц с близким к монодисперсному фракционному составу без использования глубокого замораживания материала. Для этого способ получения порошков микронизированных частиц включает растворение вещества в жидкости и последующее его распыление. Процесс распыления производят с помощью ультразвукового генератора аэрозолей. Полученный аэрозольный туман высушивают в потоке газообразного теплоносителя. Высушенные частицы порошка, из которого получают микронизированные частицы, концентрируют фильтрацией через микропористый материал с размером пор, меньшим, чем размеры микронизированных частиц порошка. Техническим результатом изобретения является сохранность биологически активных соединений в конечном продукте, т.к. в процессе его получения не используются посторонние химические вещества или воздействие повышенных температур, а средняя плотность ультразвуковой энергии не превышает значений, приводящих к изменениям свойств веществ. 1 ил.

Изобретение относится к химической технологии, а именно к микронизации частиц твердых тел, растворимых, например, в воде или других растворителях с целью использования в качестве биологически активных соединений, например, в медицине.

Известны способы получения частиц различных веществ, с характерными размерами в сотни и десятки нанометров:

– с применением мембранного миксера, в котором одна жидкость добавляется в другую, при этом микропористая мембрана, через которую пропускается вторая жидкость, подвергает последнюю микрофильтрации с уменьшением размера отфильтрованных частиц [1];

– диспергированием механическим, ультразвуковым [2], электроискровым, самопроизвольным;

– конденсацией, десублимацией, кристаллизацией, молекулярными пучками, катодным распылением, синтезом, пиролизом, восстановлением ионов металлов [3];

– молекулярным наращиванием [3].

Наиболее близким к заявляемому изобретению по совокупности существенных признаков является способ размола для получения тонко измельченных медицинских субстанций, включающий растворение вещества, помол путем распыления кристаллического вещества с использованием мельничной среды с температурой от -30 до -120°С, включающей гелий [4].

Недостатками известных способов микронизации частиц является необходимость использования низких температур, а также трудность регулирования их размеров и получения частиц с заданными размерами.

Задачей настоящего изобретения является создание способа получения порошков растворимых в жидкостях веществ с субмикронными размерами частиц с близким к монодисперсному фракционному составу без использования глубокого замораживания материала.

Указанная задача достигается тем, что в способе, предусматривающем растворение вещества в жидкости и последующее его распыление, процесс распыления согласно изобретению проводят с помощью ультразвукового генератора аэрозолей, а полученный аэрозольный туман высушивают в потоке газообразного теплоносителя и высушенные частицы порошка концентрируют фильтрацией через микропористый материал с размером пор, меньшим, чем размеры микронизированных частиц порошка.

Размеры получаемых при этом частиц легко вычислить заранее, зная преобладающие размеры микрокапель в ультразвуковых аэрозолях [2] и задавая концентрации растворов.

Рассмотрим пример таких вычислений.

Объем капли воды диаметром 5 мкм равен примерно 65 мкм³, растворенное в ней вещество при его плотности, близкой к плотности воды и концентрации 1% занимает ~0,01 объема. Следовательно, после высушивания линейные размеры частицы, при условии ее плотной упаковки и форме, близкой к шару, окажутся равными ~0,6 мкм. При более высокой плотности вещества размеры высушенной частицы будут еще меньшими. Например, для веществ с плотностью, вдвое превышающей плотность воды (плотность хлористого натрия 2,16 г/см³), размеры полученных из раствора с концентрацией 1% частиц составляют 0,2-0,3 мкм.

Реализация заявляемого способа осуществляется при использовании ультразвукового генератора аэрозолей и показанной на схеме сушильно-фильтрационной камеры. Размеры частиц полученного порошка контролируются, например, с помощью компьютерного фазового микроскопа (КФМ) «Эйрискан» [5, 6].

Изобретение иллюстрируется следующими примерами.

Пример 1. В рабочую емкость 1 генератора аэрозолей 2 помещаем водный раствор поваренной соли 3 с концентрацией 1%, включаем ультразвук с частотой 2,64 МГц, (частота, разрешенная Международным электротехническим комитетом для промышленного и медицинского применения), сфокусированный на поверхность жидкости, и получаем аэрозоль с размерами микрокапель преимущественно 5 мкм, подаем аэрозоль на вход распылительной сушилки 4 и получаем на выходе порошок, размеры частиц которого, определенные с помощью микроскопа Эйрискан [5, 6], составляют в среднем 0,2-0,4 мкм.

Пример 2. В рабочую емкость 1 генератора аэрозолей 2 помещаем водный раствор поваренной соли 3 с концентрацией 3%, включаем ультразвук с частотой 2,64 МГц, сфокусированный на поверхность жидкости, и получаем аэрозоль с размерами микрокапель преимущественно 5 мкм, подаем аэрозоль на вход распылительной сушилки 4 и получаем на выходе порошок, размеры частиц которого, определенные с помощью микроскопа Эйрискан, составляют 0,4-0,6 мкм.

Пример 3. В рабочую емкость 1 генератора аэрозолей 2 помещаем водный раствор поваренной соли 3 с концентрацией 10%, включаем ультразвук с частотой 2,64 МГц, сфокусированный на поверхность жидкости, и получаем аэрозоль с размерами микрокапель преимущественно 5 мкм, подаем аэрозоль на вход распылительной сушилки 4 и получаем на выходе порошок, размеры частиц которого, определенные с помощью микроскопа Эйрискан, составляют 0,6-0,9 мкм.

Сохранность биологически активных соединений в конечном продукте очевидно весьма велика, т.к. в процессе его получения не используются посторонние химические вещества или воздействие повышенных температур, а средняя плотность ультразвуковой энергии не превышает значений, приводящих к изменениям свойств веществ, что подтверждается широким применением лекарственных аэрозолей в медицинской практике.

Приведенные примеры иллюстрируют, что высушивание аэрозолей, полученных из растворов, например, хлористого натрия с концентрациями 1-10% позволяет получить частицы веществ с субмикронными заранее заданными размерами в интервале от 0,3 до 0,7 мкм, близкими по фракционному составу к монодисперсным.

Таким образом, изложенные выше сведения свидетельствуют о том, что представленное изобретение, предназначенное для микронизации частиц, обладает заявленными выше свойствами. Для заявленного способа, в том виде, как он охарактеризован в изложенной формуле изобретения, подтверждена возможность его осуществления с помощью описанных в заявке средств и методов.

Список литературы

1. Preparation of perylene nanoparticles with a membrane mixer. Jia Zhiqian, Xiao Debao, Yang Wensheng, Ma Ying, Yao Jiannian, Liu Zhongzhou. J. Membr. Sci., 2004. 241, 2, с.387-392.

2. «Ультразвук» Маленькая энциклопедия. Главн. редак. И.П.Голямина. Изд. «Советская энциклопедия», Москва, 1989, 399 стр.

3. Зимон А.Д. Коллоидная химия (в т.ч. и наночастиц): Учебник для вузов, 5-е изд., доп.и испр., М: Агар, 2007 г.

4. Отелен Ж.Р.(Фр), Хосек П. (Фр). Способ размола для получения тонко измельченных медицинских субстанций. Патент 2234375, 2004 (англ.).

5. Тычинский В., Куфаль Г., Вышенская Т., Переведенцева Е., Никандров С., Измерения субволновых структур лазерным фазовым микроскопом «Эйрискан», Кв. Электроника, 24(8): 754-758 (1997);

6. Tychinsky V.P. On superresolution of phase objects, Opt. Comm. 74(1, 2): 41-45 (1989).

Формула изобретения

Способ получения порошков микронизированных частиц, включающий растворение вещества в жидкости и последующее его распыление, отличающийся тем, что процесс распыления производят с помощью ультразвукового генератора аэрозолей, а полученный аэрозольный туман высушивают в потоке газообразного теплоносителя и высушенные частицы порошка концентрируют фильтрацией через микропористый материал с размером пор, меньшим, чем размеры микронизированных частиц порошка.

РИСУНКИ