Микрочастицы

ИЮПАК определение

Частица размером от 1 × 10 ⁻⁷ и 1 × 10 ⁻⁴ м.
Примечание 1 : Нижний предел между микро- и наноразмерами все еще остается предметом споров.
Примечание 2. Чтобы соответствовать префиксу «микро» и диапазону, установленному определением,
размеры микрочастиц следует выражать в мкм. ^[1]

Микрочастицы – это частицы размером от 0,1 до 100 мкм. Коммерчески доступные микрочастицы доступны в самых разных материалах, включая керамику , стекло , полимеры и металлы . ^[2] Микрочастицы, встречающиеся в повседневной жизни, включают пыльцу , песок, пыль, муку и сахарную пудру.

Микрочастицы имеют гораздо большее соотношение поверхности к объему, чем на макроуровне, и поэтому их поведение может быть совершенно другим. Например, металлические микрочастицы могут быть взрывоопасными на воздухе.

Микросферы – это сферические микрочастицы, ^[3] и используются там, где важна постоянная и предсказуемая площадь поверхности частиц.

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

Альтернативные определения размера

Математический: поскольку термин «микро» относится к $10^{-6}$ , тогда диапазон для микро будет $10^{-7.5}$ к $10^{-4.5}$ или примерно от 31,6 нм до 31,6 микрометра. Однако общепринято считать частицы размером менее 100 нм наночастицами.

Округление: правила округления в математике 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 до сих пор называют наночастицами. Верхний диапазон может составлять от 300 до 700 нм, что дает определение размера микрочастиц от 0,3 до 300 мкм или от 0,7 до 700 микрометров.

Приложения

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

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

Микросферы

Микросферы представляют собой небольшие сферические частицы с диаметром в микрометровом диапазоне (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 микросфер. в микрокапсулы.

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, следовательно, 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 изготовлены 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 отличать
микросферы из микрокапсул, поскольку это приводит к явлениям диффузии первого порядка,
тогда как в случае микрокапсул диффузия имеет нулевой порядок. ^[6]

Полистироловые микросферы 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 полистироловые микросферы 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 доступность цветных и флуоресцентных микросфер делает их весьма желательными для визуализации потока и анализа потока жидкости , методов микроскопии, медицинских наук, устранения неполадок в технологических процессах и многочисленных исследовательских приложений. Заряженные полиэтиленовые микросферы также используются в электронных бумажных цифровых дисплеях. ^[7]^[8]

Расширяемые микросферы представляют собой полимерные микросферы, которые используются в качестве вспенивающего агента, например, в слоеных чернилах, автомобильных покрытиях днища и литье термопластов под давлением. Их также можно использовать в качестве легкого наполнителя, например, в искусственном мраморе, водоразбавляемых красках и заполнителях трещин/герметике для швов. Расширяющиеся полимерные микросферы могут расширяться более чем в 50 раз по сравнению с первоначальным размером при воздействии на них тепла. Внешняя стенка каждой сферы представляет собой термопластическую 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 средства для увеличения объема для снижения веса, светоотражателя для безопасности дорожного движения, добавки для косметики и клеев, с ограниченным применением в медицинской технике.

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

Керамические микросферы используются преимущественно в качестве мелющих тел.

Полые микросферы, содержащие лекарственное средство в своей внешней полимерной оболочке, были приготовлены с помощью нового метода диффузии эмульсионного растворителя и метода распылительной сушки.

Микросферы широко различаются по качеству, сферичности, однородности, размеру частиц и распределению частиц по размерам. Для каждого уникального применения необходимо выбирать соответствующую микросферу.

Приложения

Каждый день открываются новые возможности применения микросфер. Ниже приведены лишь некоторые из них:

Анализ : микросферы с покрытием служат измерительным инструментом в биологии и исследованиях лекарств.
Плавучесть . Полые микросферы используются для уменьшения плотности материала в пластмассах (стекле и полимерах ), нейтрально-плавучие микросферы часто используются для визуализации потока жидкости.
Велосиметрия изображения частиц . Твердые или полые микросферы, используемые для визуализации потока , плотность частиц должна соответствовать плотности жидкости. ^[9]
Керамика – используется для создания пористой керамики, используемой для фильтров (микросферы плавятся при обжиге, полиэтиленовые микросферы) или используется для приготовления высокопрочного легкого бетона. ^[10]
Косметика - непрозрачные микросферы используются для скрытия морщин и придания цвета. Прозрачные микросферы обеспечивают гладкую шарикоподшипниковую текстуру во время нанесения (полиэтиленовые микросферы).
Деконволюция . Маленькие флуоресцентные микросферы (<200 нанометров) необходимы для получения экспериментальной функции рассеяния точки для характеристики микроскопов и выполнения деконволюции изображения.
Доставка лекарств . Миниатюрные капсулы с лекарствами замедленного действия, изготовленные, например, из полимеров. Аналогичное использование - это внешние оболочки микропузырьковых контрастных веществ, используемые в ультразвуке с контрастным усилением .
Электронная бумага используются двухфункциональные микросферы. Gyricon : в электронной бумаге
Изоляция – расширяемые полимерные микросферы используются для теплоизоляции и звукоизоляции.
Личная гигиена — добавляется в скрабы в качестве отшелушивающего агента (полиэтиленовые микросферы).
Проставки — 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.
Световозвращающее - добавлено 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.
Лекарственные средства могут быть изготовлены в виде плавающих микросфер HBS. Ниже приведен список лекарств, которые могут быть сформулированы в виде микросфер: репаглинид , циметидин , росиглитазон , нитрендипин , ацикловир , ранитидин гидрохлорид , мизопростол , метформин , ацеклофенак , дилтиазем , L-допа и бенесерагид, фторурацил.

Биологические протоклетки

Некоторые называют микросферы или белковые протоклетки небольшими сферическими единицами, постулируемыми некоторыми учеными как ключевую стадию зарождения жизни .

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

В 1957 году Сидни Фокс продемонстрировал, что сухие смеси аминокислот могут полимеризоваться 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. При соответствующих условиях на поверхности микросфер образуются новые сферы.

Несмотря на то, что микросферы по внешнему виду примерно клеточные , сами по себе они не являются живыми. Хотя они размножаются бесполым путем почкованием, они не передают никакого генетического материала. Однако они могли сыграть важную роль в развитии жизни, обеспечивая объем, заключенный в мембрану, аналогичный 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 станут 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 количество питательных веществ в окружающей среде в тот период уменьшилось, конкуренция за эти драгоценные ресурсы возросла. Гетеротрофы с более сложными биохимическими реакциями имели бы преимущество в этой конкуренции. Со временем появились организмы, которые использовали фотосинтез для производства энергии.

Исследования рака

Одно полезное открытие, сделанное в результате исследования микросфер, — это способ борьбы с раком на молекулярном уровне. По мнению онкологов Wake, SIR-Spheres микросферы 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 воздействуют на опухоли печени и сохраняют здоровую ткань печени. Технология раковых микросфер — новейшая тенденция в терапии рака. ^{[ нужна ссылка ]}. Это помогает фармацевту разработать препарат с максимальной терапевтической ценностью и минимальным или незначительным спектром побочных эффектов. Основным недостатком противораковых препаратов является отсутствие селективности только в отношении опухолевой ткани, что вызывает серьезные побочные эффекты и приводит к низким показателям излечения. Таким образом, очень сложно воздействовать на аномальные клетки обычным способом системы доставки лекарств. Технология микросфер, вероятно, является единственным методом, который можно использовать для точечно-специфического воздействия (сильно преувеличено), не вызывая значительных побочных эффектов на нормальные клетки. ^[11]

Внеклеточные везикулы

Микрочастицы могут высвобождаться в виде внеклеточных микровезикул из эритроцитов , лейкоцитов , тромбоцитов или эндотелиальных клеток . Считается, что эти биологические микрочастицы отделяются от плазматической мембраны клетки в виде связанных с липидным бислоем образований, диаметр которых обычно превышает 100 нм. «Микрочастица» чаще всего используется в этом смысле в литературе по гемостазу , обычно как термин для ЭВ тромбоцитов, обнаруживаемых в кровообращении . Поскольку ЭВ сохраняют характерный состав мембранных белков родительской клетки, МП и другие ЭВ могут нести полезную информацию, включая биомаркеры заболеваний. Их можно обнаружить и охарактеризовать такими методами, как проточная цитометрия , ^[12] или динамическое рассеяние света .

См. также

Ссылки

^ Верт, Мишель; Дои, Ёсихару; Хеллвич, Карл-Хайнц; Хесс, Майкл; Ходж, Филип; Кубиса, Пшемыслав; Ринаудо, Маргарита; Шуэ, Франсуа (2012). «Терминология биородственных полимеров и их применение (Рекомендации ИЮПАК 2012 г.)» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 84 (2): 377–410. doi : 10.1351/PAC-REC-10-12-04 . S2CID 98107080 .
^ «Твердые металлические микросферы – сферы из нержавеющей стали и титана» . www.cosphery.com . Проверено 7 мая 2019 г.
^ «Микросферы онлайн» . Микросферы онлайн . Проверено 7 мая 2019 г.
^ Геттс Д.Р., Терри Р.Л., Геттс М.Т. и др. (январь 2014 г.). «Терапевтическая воспалительная модуляция моноцитов с использованием иммуномодифицирующих микрочастиц» . наук. Перевод Мед . 6 (219): 219. doi : 10.1126/scitranslmed.3007563 . ПМЦ 3973033 . ПМИД 24431111 .
^ «Микросферы, сферические частицы, микрогранулы нестандартной плотности, флуоресцентные, проводящие» . www.cosphery.com . Проверено 7 мая 2019 г.
^ Верт, Мишель; Дои, Ёсихару; Хеллвич, Карл-Хайнц; Хесс, Майкл; Ходж, Филип; Кубиса, Пшемыслав; Ринаудо, Маргарита; Шуэ, Франсуа (2012). «Терминология биородственных полимеров и их применение (Рекомендации ИЮПАК 2012 г.)» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 84 (2): 377–410. doi : 10.1351/PAC-REC-10-12-04 . S2CID 98107080 .
^ Журнал Paint and Coatings Industry, 1 января 2010 г.: Непрозрачные полиэтиленовые микросферы для нанесения покрытий.
^ Косметика и туалетные принадлежности, апрель 2010 г. Выпуск: Твердые полиэтиленовые микросферы для создания эффектов в декоративной косметике. Архивировано 4 марта 2012 г. в Wayback Machine.
^ http://microparticles.us/fluorescent-microsphers/piv-seeding-microparticle-flow-visualization/599.html Рекомендации по посеву частиц PIV
^ Королев Евгений Валерьевич; Иноземцев Александр Сергеевич (2013). «Приготовление и исследование высокопрочных легких бетонов на основе полых микросфер» . Передовые исследования материалов . 746 : 285–288. дои : 10.4028/www.scientific.net/AMR.746.285 . S2CID 137481918 .
^ 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
^ Тери, К.; Витвер, КВ; Айкава, Э.; Алькарас, MJ; Андерсон, доктор медицинских наук; Андрианцитохайна, Р.; Антониу, А.; Араб, Т.; Арчер, Ф.; Аткин-Смит, ГК; Эйр, округ Колумбия; Бах, Дж. М.; Бачурски, Д.; Бахарванд, Х.; Баладж, Л.; Бальдаккино, С.; Бауэр, Н.Н.; Бакстер, А.А.; Бебави, М.; Бекхэм, К.; Бедина Завец, А.; Бенмусса, А.; Берарди, AC; Бергезе, П.; Бельска, Э.; Бленкирон, К.; Бобис-Возович, С.; Бойлард, Э.; Буаро, В.; и др. (2018). «Минимальная информация для исследований внеклеточных везикул 2018 (MISEV2018): заявление о позиции Международного общества внеклеточных везикул и обновление рекомендаций MISEV2014» . Журнал внеклеточных везикул . 7 (1). дои : 10.1080/20013078.2018.1535750 . ПМК 6322352 . ПМИД 30637094 .

Внешние ссылки

Изображения микросфер различного назначения

[1] Верт, Мишель; Дои, Ёсихару; Хеллвич, Карл-Хайнц; Хесс, Майкл; Ходж, Филип; Кубиса, Пшемыслав; Ринаудо, Маргарита; Шуэ, Франсуа (2012). «Терминология биородственных полимеров и их применение (Рекомендации ИЮПАК 2012 г.)» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 84 (2): 377–410. doi : 10.1351/PAC-REC-10-12-04 . S2CID 98107080 .

[2] «Твердые металлические микросферы – сферы из нержавеющей стали и титана» . www.cosphery.com . Проверено 7 мая 2019 г.

[3] «Микросферы онлайн» . Микросферы онлайн . Проверено 7 мая 2019 г.

[pmid_=_24431111-4] Геттс Д.Р., Терри Р.Л., Геттс М.Т. и др. (январь 2014 г.). «Терапевтическая воспалительная модуляция моноцитов с использованием иммуномодифицирующих микрочастиц» . наук. Перевод Мед . 6 (219): 219. doi : 10.1126/scitranslmed.3007563 . ПМЦ 3973033 . ПМИД 24431111 .

[5] «Микросферы, сферические частицы, микрогранулы нестандартной плотности, флуоресцентные, проводящие» . www.cosphery.com . Проверено 7 мая 2019 г.

[6] Верт, Мишель; Дои, Ёсихару; Хеллвич, Карл-Хайнц; Хесс, Майкл; Ходж, Филип; Кубиса, Пшемыслав; Ринаудо, Маргарита; Шуэ, Франсуа (2012). «Терминология биородственных полимеров и их применение (Рекомендации ИЮПАК 2012 г.)» (PDF) . Чистая и прикладная химия . 84 (2): 377–410. doi : 10.1351/PAC-REC-10-12-04 . S2CID 98107080 .

[7] Журнал Paint and Coatings Industry, 1 января 2010 г.: Непрозрачные полиэтиленовые микросферы для нанесения покрытий.

[8] Косметика и туалетные принадлежности, апрель 2010 г. Выпуск: Твердые полиэтиленовые микросферы для создания эффектов в декоративной косметике. Архивировано 4 марта 2012 г. в Wayback Machine.

[9] ttp://microparticles.us/fluorescent-microsphers/piv-seeding-microparticle-flow-visualization/599.html Рекомендации по посеву частиц PIV

[10] Королев Евгений Валерьевич; Иноземцев Александр Сергеевич (2013). «Приготовление и исследование высокопрочных легких бетонов на основе полых микросфер» . Передовые исследования материалов . 746 : 285–288. дои : 10.4028/www.scientific.net/AMR.746.285 . S2CID 137481918 .

[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, К.; Витвер, КВ; Айкава, Э.; Алькарас, MJ; Андерсон, доктор медицинских наук; Андрианцитохайна, Р.; Антониу, А.; Араб, Т.; Арчер, Ф.; Аткин-Смит, ГК; Эйр, округ Колумбия; Бах, Дж. М.; Бачурски, Д.; Бахарванд, Х.; Баладж, Л.; Бальдаккино, С.; Бауэр, Н.Н.; Бакстер, А.А.; Бебави, М.; Бекхэм, К.; Бедина Завец, А.; Бенмусса, А.; Берарди, AC; Бергезе, П.; Бельска, Э.; Бленкирон, К.; Бобис-Возович, С.; Бойлард, Э.; Буаро, В.; и др. (2018). «Минимальная информация для исследований внеклеточных везикул 2018 (MISEV2018): заявление о позиции Международного общества внеклеточных везикул и обновление рекомендаций MISEV2014» . Журнал внеклеточных везикул . 7 (1). дои : 10.1080/20013078.2018.1535750 . ПМК 6322352 . ПМИД 30637094 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]