Mesoporöst magnesiumkarbonat
Mesoporösa magnesiumkarbonater (MMC) utgör en familj av magnesiumkarbonatmaterial med höga specifika ytareor. Det rapporterades första gången i juli 2013 av en grupp forskare inom nanoteknik vid Uppsala universitet . Den högsta rapporterade ytan av någon MMC är 800 m² per gram, vilket är den högsta yta som någonsin uppmätts för ett jordalkalimetallkarbonat. Den genomsnittliga porstorleken för MMC:er kan justeras genom att ställa in syntesförhållandena. Hittills är alla rapporterade former av MMC vattenfria och röntgenamorfa .
Som med andra typer av mesoporösa material gör den stora ytan och de nanometerstora porerna i MMC:er intressanta i ett antal tillämpningar. Dessutom har MMC utmärkta hygroskopiska egenskaper.
Porerna bildas via expanderande CO 2 -gas under syntesen, inga andra schablonmolekyler behövs för att bilda det mesoporösa nätverket i materialet. Det första patentet på MMC beviljades 2017 och kommersialiseras nu av spin-out-företaget Disruptive Materials AB i Uppsala , Sverige , för tillämpningar inom kosmetika , sportprodukter och andra tekniska områden. MMCs undersöks också inom läkemedelsapplikationer.
Namngivning
I de första publikationerna om mesoporöst magnesiumkarbonat fick materialet namnet Upsalite som referens till Uppsala universitet och Uppsala stad, med den latinska stavningen med ett p . Idag Upsalite ett registrerat varumärke och i allmänhet betecknas materialklassen som mesoporösa magnesiumkarbonater.
Syntes
Den allmänna typen av MMC syntetiseras genom att reagera magnesiumoxid (MgO) och metanol under ett koldioxidtryck (CO 2 ). Omrörning och trycksänkning av produkten resulterar i en alkogel som sväller när CO 2 -gas expanderar och frigörs. När fysiskt bunden CO 2 frigörs och resterande metanol avdunstas från gelén vid värmebehandling vid måttliga temperaturer, stelnar gelén och ett poröst nätverk bildas i materialet. Den genomsnittliga pordiametern i slutprodukten kan kontrolleras genom att justera energitillförseln under stelningsprocessen.
Strukturera
MMC:er är sammansatta av en röntgenamorf och mesoporös MgCO 3 -matris med kristaller av MgO inbäddade i strukturen. Syntesvägen som beskrivs ovan producerar i allmänhet MMC-partiklar i intervallet millimeter till centimeter, partiklar som kan reduceras i storlek om så önskas.
Farmaceutiska tillämpningar
MMC har visat sig framgångsrikt öka den skenbara lösligheten av flera dåligt lösliga modellläkemedel, inklusive Ibuprofen, itraconacole , tolfenamic , rimonabant , celecoxib , cinnarizin och griseofulvin . De gör det genom att undertrycka kristallisering av läkemedelssubstansen som ingår i materialens porer. Amorfa läkemedel uppvisar i allmänhet högre löslighet än sina kristallina motsvarigheter, och genom att stabilisera läkemedel i deras amorfa tillstånd i läkemedelsformuleringen kan en högre löslighet erhållas vid administrering. Dålig vattenlöslighet begränsar biotillgängligheten för många läkemedel och därmed deras terapeutiska effekt.
Frisättningen av läkemedel från MMC kan ställas in via partikelstorlek och porstorlek. Frisättningshastigheten kan också ställas in via kemisk modifiering av porväggarna. Det har visats att övermättnad av läkemedel formulerade med MMC kan förbättras, både vad gäller läkemedelslöslighet och tidsperiod för övermättnad, genom tillsats av polymererna under frisättning.
sporter
På grund av dess förmåga att absorbera fukt, kan MMCs användas av klättrare och andra idrottare för att förbättra greppet. MMC under varumärket Upsalite , introducerades på den globala marknaden som en ingrediens i klätterkrita, 2018 av företaget Black Diamond . När den först presenterades på världens största sportutställning ISPO, belönades den med bästa nya och innovativa klättertillbehör 2018.
Fuktighetskontroll
Eftersom MMC visar sig adsorbera mer vatten vid låg relativ fuktighet jämfört med de bästa materialen som tidigare fanns tillgängliga, de hygroskopiska zeoliterna , kan de användas för att hålla fuktigheten på extremt låga nivåer där det behövs. Vidare kan upsalite frigöra det vattnet vid lägre temperaturer än zeoliter, vilket kräver mindre energi.
Andra potentiella användningsområden
MMC kan också potentiellt användas för insamling av giftigt avfall , kemikalier eller oljespill och för luktkontroll, sanitet efter brand och insamling av vatten från alla källor som innehåller det.