Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Эта статья о частицах. Для компании-разработчика программного обеспечения см. Microsphere (компания-разработчик программного обеспечения) . Для использования в других целях, см микросфера (значения) . Для фрагмента биологической клетки см. Микровезикулы .
Определение ИЮПАК
Частица размером от 1 × 10 −7 до 1 × 10 −4 м.

Примечание 1 : нижний предел между микро- и наноразмером все еще остается предметом споров.

Примечание 2 : Чтобы соответствовать префиксу «микро» и диапазону, налагаемому определением,
размеры микрочастиц должны быть выражены в мкм. [1]

Микрочастицы - это частицы размером от 1 до 1000 мкм. Коммерчески доступные микрочастицы доступны из самых разных материалов, включая керамику , стекло , полимеры и металлы . [2] Микрочастицы, встречающиеся в повседневной жизни, включают пыльцу , песок, пыль, муку и сахарную пудру.

У микрочастиц отношение поверхности к объему намного больше, чем на макроуровне, и поэтому их поведение может быть совершенно другим. Например, металлические микрочастицы могут быть взрывоопасными в воздухе.

Микросферы представляют собой сферические микрочастицы [3] и используются там, где важна согласованная и предсказуемая площадь поверхности частиц.

В биологических системах микрочастица является синонимом микровезикулы , типа внеклеточной везикулы (EV).

Альтернативные определения размера [ править ]

Математический: как относится к термину «микро» , тогда диапазон для микрометра будет составлять от 31,6 нм до 31,6 микрометра или примерно от 31,6 нм. Однако общепринято считать частицы размером менее 100 нм.

Округление: математические правила округления предоставляют альтернативу определению. Все, что больше 0,5 мкм и меньше 0,5 мм, считается микрочастицами.

Удобно / популярно: очень часто частицы размером более 100 нм еще называют наночастицами. Верхний диапазон может составлять от 300 до 700 нм, так что это дает определение размера микрочастиц от 0,3 до 300 мкм или от 0,7 до 700 мкм.

Приложения [ править ]

В домашних тестах на беременность используются микрочастицы золота. Многие приложения также перечислены в статье о микросферах .

Недавнее исследование показало, что инфузированные отрицательно заряженные иммуномодифицирующие микрочастицы могут иметь терапевтическое применение при заболеваниях, вызванных или потенцированных воспалительными моноцитами. [4]

Микросферы [ править ]

Микросферы представляют собой небольшие сферические частицы с диаметром в диапазоне микрометров (обычно от 1 мкм до 1000 мкм (1 мм)). Микросферы иногда называют сферическими микрочастицами. Обычно микросферы бывают твердыми или полыми и не содержат жидкости внутри, в отличие от микрокапсул.

Микросферы могут быть изготовлены из различных природных и синтетических материалов . Стеклянные микросферы, полимерные микросферы, металлические микросферы и керамические микросферы коммерчески доступны. [5] Твердые и полые микросферы сильно различаются по плотности и поэтому используются для разных целей. Полые микросферы обычно используются в качестве добавок для снижения плотности материала. Твердые микросферы имеют множество применений в зависимости от того, из какого материала они сделаны и какого размера.

Полиэтилен , полистирол и расширяемые микросферы являются наиболее распространенными типами полимерных микросфер.

Определение ИЮПАК
Микрочастица сферической формы без мембраны или какого-либо отчетливого внешнего слоя.Примечание . Отсутствие внешнего слоя, образующего отдельную фазу, важно для отличия
микросфер от микрокапсул, поскольку это приводит к явлениям диффузии первого порядка,
тогда как в случае микрокапсул диффузия имеет нулевой порядок. [6]

Микросферы из полистирола обычно используются в биомедицинских целях из-за их способности облегчать такие процедуры, как сортировка клеток и иммунопреципитация. Белки и лиганды легко и надолго адсорбируются на полистироле, что делает микросферы из полистирола пригодными для медицинских исследований и биологических лабораторных экспериментов.

Полиэтиленовые микросферы обычно используются в качестве постоянного или временного наполнителя. Более низкая температура плавления позволяет полиэтиленовым микросферам создавать пористые структуры в керамике и других материалах. Высокая сферичность полиэтиленовых микросфер, а также наличие цветных и флуоресцентных микросфер делает их очень востребованными для визуализации потока и анализа потока жидкости , методов микроскопии, наук о здоровье, устранения неполадок технологических процессови многочисленных исследовательских приложений. Заряженные полиэтиленовые микросферы также используются в электронных бумажных цифровых дисплеях. [7] [8]

Расширяющиеся микросферы представляют собой полимерные микросферы, которые используются в качестве вспенивающего агента, например, в слоеных чернилах, покрытиях днища автомобилей и литье под давлением термопластов. Их также можно использовать в качестве легкого наполнителя, например, в культивированном мраморе, красках на водной основе и заполнителях трещин / швов. Расширяемые полимерные микросферы могут расширяться более чем в 50 раз по сравнению с исходным размером при воздействии на них тепла. Наружная стенка каждой сферы представляет собой термопластичную оболочку, в которой заключен углеводород с низкой температурой кипения. При нагревании эта внешняя оболочка размягчается и расширяется, поскольку углеводород оказывает давление на внутреннюю стенку оболочки.

Стеклянные микросферы в основном используются в качестве наполнителя и увеличителя объема для снижения веса, светоотражателя для обеспечения безопасности на дорогах, добавки для косметики и клея с ограниченным применением в медицинских технологиях.

Микросферы из высокопрозрачного стекла могут выступать в качестве оптических микрополостей очень высокого качества или оптических микрорезонаторов.

Керамические микросферы используются в основном как мелющие тела.

Полые микросферы, загруженные лекарством в их внешнюю полимерную оболочку, были приготовлены с помощью нового метода диффузии эмульсионного растворителя и техники распылительной сушки.

Микросферы широко различаются по качеству, сферичности, однородности, размеру частиц и гранулометрическому составу. Подходящую микросферу необходимо выбирать для каждого уникального приложения.

Приложения [ править ]

Новые применения микросфер открываются каждый день. Ниже приведены лишь некоторые из них:

  • Анализ - микросферы с покрытием служат инструментом измерения в биологии и исследованиях лекарственных средств.
  • Плавучесть - полые микросферы используются для уменьшения плотности материала в пластике (стекло и полимер ), нейтрально-плавучие микросферы часто используются для визуализации потока жидкости.
  • Велосиметрия изображения частиц - твердые или полые микросферы, используемые для визуализации потока , плотность частицы должна соответствовать плотности жидкости. [9]
  • Керамика - используется для создания пористой керамики, используемой для фильтров (микросферы расплавляются во время обжига, полиэтиленовые микросферы) или используется для приготовления высокопрочного легкого бетона. [10]
  • Косметика - Непрозрачные микросферы, используемые для скрытия морщин и придания цвета, прозрачные микросферы обеспечивают «гладкую шариковую» текстуру во время нанесения (полиэтиленовые микросферы)
  • Деконволюция - небольшие флуоресцентные микросферы (<200 нанометров) необходимы для получения экспериментальной функции рассеяния точки для характеристики микроскопов и выполнения деконволюции изображения.
  • Доставка лекарств - в виде миниатюрных капсул с замедленным высвобождением лекарства, сделанных, например, из полимеров. Аналогичное использование в качестве наружных оболочек микропузырьковых контрастных агентов, используемых в ультразвуке с контрастным усилением .
  • Электронная бумага - Двойные функциональные микросферы, используемые в электронной бумаге Gyricon
  • Изоляция - расширяющиеся полимерные микросферы используются для теплоизоляции и звукоизоляции.
  • Личная гигиена - добавляется в скрабы в качестве отшелушивающего агента (полиэтиленовые микросферы)
  • Прокладки - используются в ЖК-экранах для обеспечения точного расстояния между стеклянными панелями (стеклом).
  • Стандарты - монодисперсные микросферы используются для калибровки сит для частиц и аппаратов для подсчета частиц.
  • Световозвращающий - добавляется поверх краски, используемой на дорогах и знаках, для увеличения ночной видимости дорожных полос и знаков (стекла)
  • Загуститель - добавляется в краски и эпоксидные смолы для изменения вязкости и плавучести.
  • Лекарства могут быть сформулированы в виде плавающих микросфер HBS. Ниже приведен список лекарств , которые могут сформулированные в микросферах: репаглинид , циметидин , розиглитазон , нитрендипин , ацикловир , ранитидин HCl , Мизопростолы , метформин , ацеклофенак , дилтиазет , L-доп и beneseragide, Флюороурацил.

Биологические протоклетки [ править ]

Некоторые называют микросферы или белковые протоклетки небольшими сферическими единицами, которые некоторые ученые постулируют как ключевой этап в происхождении жизни .

В 1953 году Стэнли Миллер и Гарольд Юри продемонстрировали, что многие простые биомолекулы могут образовываться самопроизвольно из неорганических соединений- предшественников в лабораторных условиях, имитирующих те, которые были обнаружены на Земле до эволюции жизни. Особый интерес представлял значительный выход полученных аминокислот , поскольку аминокислоты являются строительными блоками для белков .

В 1957 году Сидни Фокс продемонстрировал, что сухие смеси аминокислот можно стимулировать к полимеризации при воздействии умеренного тепла. Когда полученные полипептиды или протеиноиды растворяли в горячей воде и давали раствору остыть, они образовывали небольшие сферические оболочки диаметром около 2 мкм - микросферы. В соответствующих условиях микросферы будут образовывать новые сферы на своей поверхности.

Хотя микросферы внешне выглядят примерно ячеистыми , сами по себе они не являются живыми. Хотя они действительно размножаются бесполым путем, отпочковавшись, они не передают никакой генетический материал. Однако они могли сыграть важную роль в развитии жизни, обеспечивая закрытый мембраной объем, подобный объему клетки. Микросферы, как и клетки, могут расти и содержать двойную мембрану, которая подвергается диффузии материалов и осмосу.. Сидни Фокс предположил, что по мере того, как эти микросферы становятся более сложными, они будут выполнять более реалистичные функции. Они станут гетеротрофами, организмами, способными поглощать питательные вещества из окружающей среды для получения энергии и роста. Поскольку в этот период количество питательных веществ в окружающей среде уменьшилось, конкуренция за эти драгоценные ресурсы усилилась. Гетеротрофы с более сложными биохимическими реакциями будут иметь преимущество в этой конкуренции. Со временем появятся организмы, которые использовали фотосинтез для производства энергии.

Исследования рака [ править ]

Одно полезное открытие, сделанное в результате исследования микросфер, - это способ борьбы с раком на молекулярном уровне. По словам онкологов Wake, микросферы SIR-Spheres представляют собой радиоактивные полимерные сферы, излучающие бета-излучение . Врачи вводят катетер через пах в печеночную артерию и доставляют миллионы микросфер прямо к месту опухоли. Микросферы SIR-Spheres нацелены на печеньопухоли и сохранная здоровая ткань печени. Технология микросфер рака - последнее направление в терапии рака (требуется ссылка). Это помогает фармацевту разработать продукт с максимальной терапевтической ценностью и минимальным или незначительным диапазоном побочных эффектов. Основным недостатком противоопухолевых препаратов является их недостаточная селективность в отношении только опухолевой ткани, что вызывает серьезные побочные эффекты и приводит к низким показателям излечения. Таким образом, очень трудно нацелить аномальные клетки обычным способом системы доставки лекарств. Технология микросфер, вероятно, единственный метод, который можно использовать для локально-специфического действия (сильно преувеличено), не вызывая значительных побочных эффектов на нормальные клетки. [11]

Внеклеточные везикулы [ править ]

Микрочастицы могут выделяться в виде внеклеточных микровезикул из эритроцитов , лейкоцитов , тромбоцитов или эндотелиальных клеток . Считается, что эти биологические микрочастицы выделяются из плазматической мембраны клетки в виде липидных двухслойных структур, которые обычно имеют диаметр более 100 нм. «Микрочастицы» наиболее часто использовались в этом смысле в литературе по гемостазу , обычно как термин для тромбоцитов, обнаруживаемых в кровотоке . Поскольку электромобили сохраняют характерный белковый состав мембран родительской клетки, МП и другие электромобили могут нести полезную информацию, в том числебиомаркеры болезни. Они могут быть обнаружены и охарактеризованы с помощью таких методов, как проточной цитометрии , [12] или динамического рассеяния света .

См. Также [ править ]

  • Коацерват
  • Люминесцентный
  • Протеиноид
  • Микроинкапсуляция
  • Микрошарики
  • Наночастицы

Ссылки [ править ]

  1. ^ Верт, Мишель; Дои, Йошихару; Хеллвич, Карл-Хайнц; Гесс, Майкл; Ходж, Филипп; Кубиса, Пшемыслав; Ринаудо, Маргарита; Шуэ, Франсуа (2012). «Терминология для биорелированных полимеров и приложений (Рекомендации IUPAC 2012 г.)» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 84 (2): 377–410. DOI : 10.1351 / PAC-REC-10-12-04 .
  2. ^ «Твердые металлические микросферы - сферы из нержавеющей стали и титана» . www.cospifer.com . Проверено 7 мая 2019 .
  3. ^ «Микросферы онлайн» . Микросферы онлайн . Проверено 7 мая 2019 .
  4. ^ Getts DR, Terry RL, Getts MT и др. (Январь 2014 г.). «Терапевтическая модуляция воспалительных моноцитов с использованием иммуномодифицирующих микрочастиц» . Sci. Пер. Med . 6 (219): 219. DOI : 10.1126 / scitranslmed.3007563 . PMC 3973033 . PMID 24431111 .  
  5. ^ «Микросферы, сферические частицы, микрошарики, нестандартная плотность, флуоресцентные, проводящие» . www.cospifer.com . Проверено 7 мая 2019 .
  6. ^ Верт, Мишель; Дои, Йошихару; Хеллвич, Карл-Хайнц; Гесс, Майкл; Ходж, Филипп; Кубиса, Пшемыслав; Ринаудо, Маргарита; Шуэ, Франсуа (2012). «Терминология для биорелированных полимеров и приложений (Рекомендации IUPAC 2012 г.)» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 84 (2): 377–410. DOI : 10.1351 / PAC-REC-10-12-04 .
  7. ^ Журнал «Промышленность красок и покрытий», 1 января 2010 г .: Непрозрачные полиэтиленовые микросферы для нанесения покрытий.
  8. ^ Косметика и туалетные принадлежности, апрель 2010 г. Выпуск: твердые полиэтиленовые микросферы для эффектов в цветной косметике. Архивировано 4 марта 2012 г. в Wayback Machine.
  9. ^ http://microspheres.us/fluorescent-microspheres/piv-seeding-microparticle-flow-visualization/599.html Рекомендации по посевным частицам PIV
  10. ↑ Королев Евгений Валерьевич; Иноземцев, Александр Сергеевич (2013). «Приготовление и исследование высокопрочного легкого бетона на основе полых микросфер» . Перспективные исследования материалов . 746 : 285–288. DOI : 10,4028 / www.scientific.net / AMR.746.285 .
  11. ^ Митхун Сингх Раджпут, Пурти Агравал. Микросферы в терапии рака. Индийский журнал рака. 2010; 47 (4): 458-468. http://www.indianjcancer.com/text.asp?2010/47/4/458/73547
  12. ^ Тери, C .; Витвер, кВт; Aikawa, E .; Алькарас, MJ; Андерсон, JD; Andriantsitohaina, R .; Антониу, А .; Arab, T .; Арчер, Ф .; Аткин-Смит, Г.К .; Эйр, округ Колумбия; Бах, JM; Бачурский, Д .; Baharvand, H .; Balaj, L .; Baldacchino, S .; Бауэр, Н.Н.; Бакстер, АА; Bebawy, M .; Бекхэм, С .; Бедина Завец, А .; Benmoussa, A .; Берарди, AC; Bergese, P .; Bielska, E .; Blenkiron, C .; Bobis-Wozowicz, S .; Boilard, E .; Boireau, W .; и другие. (2018). «Минимальная информация для исследований внеклеточных везикул 2018 (MISEV2018): заявление о позиции Международного общества внеклеточных везикул и обновление руководящих принципов MISEV2014» . Журнал внеклеточных пузырьков . 7 (1). DOI : 10,1080 / 20013078.2018.1535750. PMC  6322352 . PMID  30637094 .

Внешние ссылки [ править ]

  • Изображения микросфер для различных приложений