Архив журнала «Сверхкритические Флюиды: Теория и Практика»

Обложка свежего выпуска

Год выпуска

Номер выпуска

Язык статей

Сортировка

2020, №2

сс. 3-13

Статьи

Ключевые слова: хрящ свиньи, децеллюляризация, поверхностно-активные вещества, сверхкритические флюиды, этанол, гистологические исследования, ДНК, мезенхимальные стромальные клетки

При получении тканеспецифического микродисперсного матрикса из децеллюляризованного суставного хряща свиньи обнаружено, что для полной децеллюляризации хрящевой ткани воздействие сверхкритическими флюидами должно осуществляться после обработки ПАВ. Введение этанола в качестве модификатора полярности позволяет существенно повысить полноту децеллюляризации хряща на фоне снижения деструктивных изменений внеклеточного матрикса. Сохранение морфологии и активная пролиферация мезенхимальных стромальных клеток жировой ткани человека в присутствии тканеспецифического матрикса хряща свиньи свидетельствуют о перспективности его применения в качестве носителя клеток для тканевой инженерии хряща.

doi:10.34984/SCFTP.2020.15.2.001

2020, №1

сс. 124-135

Статьи

Ключевые слова: сверхкритические флюидные технологии, биорезорбируемые матриксы и микрочастицы, инкапсуляция гентамицина и левофлоксацина, кинетика высвобождения в физиологические среды

С помощью СКФ-методов формирования частиц из газонасыщенных растворов (PGSS) и пластификации с последующим вспениванием аморфных полимеров при использовании сверхкритического диоксида углерода (СК-СО2) осуществлена инкапсуляция гентамицина и левофлоксацина в биорезорбируемые полимерные матриксы и микрочастицы. Исследована кинетика высвобождения включенных лекарственных субстанций в модельные физиологические среды. Показано, что разработанные методы СКФ-инкапсулирования лекарственных субстанций в биорезорбируемые носители позволяют варьировать размеры, форму и морфологию формируемых структур и, соответственно, скорость их деградации и высвобождение из них лекарственных субстанций в физиологические среды. Применение СКФ-технологий для формирования биорезорбируемых полимерных структур, инкапсулированных лекарственными субстанциями без использования органических растворителей, может быть весьма перспективным для разработки компонентов новых высокоэффективных антибактериальных лекарственных форм адресного и пролонгированного действия.

doi:10.34984/SCFTP.2020.15.1.006

2020, №1

сс. 112-123

Статьи

Особенности квази-изотермического вспенивания СКФ-пластифицированного полилактида: эффект перехода от расширения к коллапсу пены

Д.А. Зимняков, Е.О. Епифанов, А.В. Калачева, Н.В. Минаев, С.А. Минаева, В.К. Попов, Т.В. Самородина, И.О. Славнецков, Е.В. Ушакова, О.В. Ушакова.

Цитировать

Ключевые слова: сверхкритическая флюидная пластификация, квази-изотермическое расширение, пена, аморфный полилактид, диоксид углерода, уравнение состояния, показатель политропы, коэффициент поверхностного натяжения, коллапс

Представлены результаты экспериментального и теоретического исследования поведения пены аморфного D,L-полилактида, предварительно пластифицированного суб- или сверхкритическим диоксидом углерода (СК-СО2) при постоянной температуре (313,3 K) и различных давлениях (4—20 МПа), с последующим квази-изотермическим вспениванием при малых (0,005—0,05 МПа/с) скоростях сброса давления СО2. Установлено, что в случае пластификации полилактида в сверхкритической области (при РСО2 выше 8 МПа) в ходе сброса давления имеет место переход от режима расширения полилактидной пены к ее коллапсу. С использованием уравнения состояния для термодинамически равновесной пены, впервые предложенного С. Россом, получен критерий такого перехода. Показано, что этот эффект обусловлен существенным увеличением коэффициента поверхностного натяжения полимера в процессе медленного уменьшения РСО2.

doi:10.34984/SCFTP.2020.15.1.005

2020, №1

сс. 103-111

Статьи

Ключевые слова: молекулярная динамика, моделирование, сольватация, разбавленные водные растворы, нормальные условия, сверхкритические условия, растворы вода—этанол, растворы вода—гваякол, растворы вода—фенол, лигнин, коэффициент самодиффузии, кластеризация

Методом классической молекулярной динамики проведено моделирование структуры водных растворов этанола, фенола и о-метоксифенола (гваякола) при концентрации растворенного вещества 2 мас.% в NVT-ансамбле при плотностях 0,997 и 0,133 г/см3, отвечающих нормальным (298 K; 0,1 МПа) и сверхкритическим (СК) (673 К; 23,0 МПа) условиям. Рассчитаны коэффициенты самодиффузии отдельных компонентов в растворах, функции радиального распределения для расстояний между атомами кислорода молекул воды, расстояний между атомами кислорода гидроксильных групп и расстояний между центрами масс молекул фенолов. Проведен анализ кластеризации растворенных молекул. Полученные данные указывают на неоднородность растворов, в которых могут существовать кластеры разного состава и структуры. Установлено, что при нормальных условиях происходит кластеризация до семи молекул этанола и фенолов, в СК-условиях обнаружены димеры. Сопоставлены структурные особенности растворов в нормальных и СК-условиях. Показано различие формирования гидратных оболочек этанола по сравнению с фенолами. При нормальных условиях вокруг молекул этанола образуются стабильные оболочки из молекул воды. Для фенолов сольватные оболочки оказываются нестабильными, выражена тенденция к образованию кластеров.

doi:10.34984/SCFTP.2020.15.1.004

2020, №1

сс. 92-102

Статьи

Ключевые слова: аэрогель, оксид алюминия, оксиды металлов, сверхкритическая сушка, сверхкритический диоксид углерода, удельная площадь поверхности, пористость

Методом золь-гель синтеза и последующей сверхкритической сушкой получены аэрогели на основе оксида алюминия. Золь-гель синтез осуществляли добавлением эпихлоргидрина к растворенному в воде и этаноле хлориду алюминия. Сверхкритическую сушку гелей проводили в среде сверхкритического диоксида углерода СК-СО2 при 40 °С и 12 МПа в течение 8 ч. Структурные характеристики аэрогелей изучены методами низкотемпературной адсорбции азота, гелиевой пикнометрии и сканирующей электронной микроскопии. Полученные аэрогели имеют высокие удельную поверхность (до 764 м2/г) и пористость (до 96,2 %, объемом пор до 4,9 см3/г), а также низкую плотность (до 0,066 г/см3). Установлено, что структурные характеристики аэрогелей на основе оксида алюминия можно регулировать путем изменения отношения «вода : прекурсор». В частности, увеличение этого отношения приводит к росту удельной площади поверхности и объема пор.

doi:10.34984/SCFTP.2020.15.1.003

2020, №1

сс. 34-91

Обзоры

Ключевые слова: изохорная теплоемкость, критическая точка, сверхкритический флюид, уравнение состояния, высокотемпературный адиабатический калориметр

В обзоре приведены результаты подробного анализа роли изохорной теплоемкости, как ключевого термодинамического свойства вещества, в исследовании критических и сверхкритических явлений. Приводится краткая историческая справка о роли и вкладе научных школ России в экспериментальное исследование изохорной теплоемкости в критической области при разработке неклассической (скейлинговой) теории, которая коренным образом изменила наши представлении о физической природе критических и сверхкритических явлений. Подробно анализируется наблюдаемое в эксперименте поведение изохорной теплоемкости и других связанных с ней термодинамических свойств флюидов в критической и сверхкритической областях. Обсуждается роль новых экспериментальных исследований двухфазной изохорной теплоемкости вблизи критической точки в разработке «завершенной» теории скейлинга. Данная теория позволяет понять физическую природу асимметрии кривой сосуществования жидкость— газ вблизи критической точки и оценить вклад химического потенциала в расходимость двухфазной изохорной теплоемкости в критической точке. В обзоре также уделено внимание сверхкритическим фазовым переходам и роли изохорной теплоемкости в определении линии Widom, которая отделяет жидкоподобную область от газоподобной в сверхкритических состояниях, т.е. определяет границы сосуществования жидко- и газоподобных фаз в сверхкритических флюидах.

doi:10.34984/SCFTP.2020.15.1.002

2020, №1

сс. 3-33

IN MEMORIAM

2019, №4

сс. 63-71

Статьи

Ключевые слова: сверхсшитый полистирол, соединения палладия, сверхкритический диоксид углерода, композит, частицы палладия, гидрирование, дифенилацетилен, активность

Импрегнацией сверхсшитого полистирола соединениями палладия в среде сверхкритического диоксида углерода (СК-СО2) с их последующим восстановлением молекулярным водородом получены композиты — частицы металлического палладия в матрице полимера. Синтезированные композиты проявляют высокую каталитическую активность в жидкофазном гидрировании дифенилацетилена, удельная активность (TOF) составляет 15—50 мин-1, селективность в образовании дифенилэтилена равна 60—80% при ~90 %-ной конверсии субстрата. Ключевые слова: сверхсшитый полистирол, соединения палладия, сверхкритический диоксид углерода, композит, частицы палладия, гидрирование, дифенилацетилен, активность

doi:10.34984/SCFTP.2019.14.4.008

2019, №4

сс. 49-62

Статьи

Ключевые слова: водный флюид, плотность, кремнезем, морфология, структурирование, кристаллизация, носитель катализатора, окислительная конденсация метана

Исследовано влияние плотности водного флюида в диапазоне ~10-3—0,25 г/см3 на структурирование аморфного силикагеля при 380 °С — температуре выше критической точки воды. Показано, что снижение величины удельной площади поверхности (Sуд) силикагеля наблюдается уже при наименьшей плотности; при ее возрастании происходит дальнейшее снижение Sуд, а начиная с величины плотности ~0,01 г/см3 в образце наблюдается образование кристаллических фаз кремнезема (кристобалит, китит). На основании наблюдаемых закономерностей изменения морфологии и кристалличности SiO2, а также анализа данных по изменению свойств водного флюида при варьировании температуры и давления ниже и выше критической точки сделан вывод о том, что возрастание скорости структурирования с ростом плотности водного флюида связано скорее с кинетическим фактором (закон действующих масс), чем с изменением физического состояния воды (действие сил межмолекулярного взаимодействия). Использование полученных образцов обработанного силикагеля в качестве носителя катализатора NaWMn/SiO2 для реакции окислительной конденсации метана показало, что эффективность катализатора снижается с ростом степени кристалличности носителя. Однако при использовании носителей, прошедших обработку при относительно низких плотностях водного флюида (< 0,05 г/см3) катализатор более активен и селективен, чем при использовании исходного силикагеля.

doi:10.34984/SCFTP.2019.14.4.007

2019, №4

сс. 42-48

Статьи

Сверхкритическая обработка ксеногенного костного матрикса в процессе изготовления имплантатов для остеосинтеза

Л.В. Эрхова, Ю.М. Панов, Н.С. Гаврюшенко, В.В. Зайцев, Ю.С. Лукина, Д.В. Смоленцев, К.А. Воробьев, Д.П. Крутько, Д.А. Леменовский.

Цитировать

Ключевые слова: сверхкритический диоксид углерода, биологический матрикс, ксеногенная костная ткань, резорбируемость, полилактид

Предложен способ получения высокочистых ксеногенных биоматриц нового поколения, пригодных для имплантации в живой организм. Особая биосовместимость может быть достигнута путем дополнительной обработки сверхкритическим диоксидом углерода и введения дозированных количеств полилактидов с молекулярной массой 20 и 40 кДа в пористое пространство матрицы. Испытания in vivo полученных материалов показали их высокую биосовместимость с различной степенью интеграции с окружающими тканями.

doi:10.34984/SCFTP.2019.14.4.006

2019, №4

сс. 34-41

Статьи

Ключевые слова: «one-pot», апорфиновые алкалоиды, болдин, фенантреновые алкалоиды, секо-болдин, субкритическая вода, ВЭЖХ, ЯМР

Предложен «one-pot»-метод получения фенантренового секо-болдина из апорфинового растительного алкалоида болдина в среде субкритической воды (СКВ). Метод, изученный в интервале 100—230 °С, обеспечивает количественный выход секо-болдина за один этап в течение 30 мин без использования каких-либо каталитических добавок. Строение полученного продукта подтверждено методами ЯМР- и масс-спектрометрии. Предложенная техника не требует использования дорогих и зачастую токсичных органических растворителей и позволяет перейти к созданию экологически чистой и недорогой технологии производства секоболдина в среде СКВ с целью получения новых лекарственных форм.

doi:10.34984/SCFTP.2019.14.4.005

2019, №4

сс. 27-33

Статьи

Ключевые слова: сверхкритический диоксид углерода, этилкарбитол, моноэтиловый эфир диэтиленгликоля, фазовое равновесие

Исследована фазовая диаграмма системы «сверхкритический диоксид углерода (СК-СО2) — этилкарбитол (моноэтиловый эфир диэтиленгликоля)» на изотермах 308, 318 и 323 K, дополняющая имеющиеся литературные данные, и проведено их описание с использованием уравнения состояния Пенга—Робинсона и закона смешивания Мухопадхъяи и Рао. Предложен диапазон термодинамических параметров, позволяющих эффективно удалять этилкарбитол из полимеров при их пластификации и сохранять при этом растворимые в СК-СО2 компоненты готового продукта.

doi:10.34984/SCFTP.2019.14.4.004

2019, №4

сс. 19-26

Статьи

Ключевые слова: сальбутамол, сверхкритическая флюидная хроматография, энантиомеры, масштабирование методики

В работе представлены результаты масштабирования аналитической методики сверхкритического хирального разделения сальбутамола до препаративного масштаба. Определены условия хроматографирования, разработана методика препаративного разделения энантиомеров методом сверхкритической флюидной хроматографии, при которых содержание R-изомера сальбутамола (энантиомерная чистота) составляет не менее 90 %, выход целевого продукта более 30%.

doi:10.34984/SCFTP.2019.14.4.003

2019, №4

сс. 9-18

Статьи

Ключевые слова: лишайник, уснея, усниновая кислота, сверхкритическая флюидная экстракция, ротатабельный композиционный униформ-план

С использованием ротатабельного композиционного униформ-плана 2-го порядка оптимизирован процесс СКФ-экстракции усниновой кислоты из лишайника Usnea subfloridana, в котором проведена оценка влияния давления, температуры и продолжительности процесса на выход экстракта. Согласно использованной модели оптимальные условия составляют: продолжительность экстракции 80 мин, температура 85 °С и давление 150 атм. В этих условиях получено экспериментальное подтверждение выхода экстракта (1,11 %) в соответствии с прогнозом (1,19 %). Выявлена антибактериальная активность экстракта относительно бактерии Escherichia coli и микроорганизмов вида Staphylococcus aureus и Bacillus subtilis.

doi:10.34984/SCFTP.2019.14.4.002

2019, №4

сс. 3-8

Статьи

Ключевые слова: полилактиды, сверхкритический диоксид углерода, уретанообразование, фотополимеризация

В среде сверхкритического диоксида углерода с использованием реакции уретанообразования осуществлена модификация полилактида с получением его метакрилатных производных. Фотополимеризацией модифицированных полилактидов получены материалы с пространственно-сшитой структурой, пригодные для формирования имплантатов в регенеративной медицине и тканевой инженерии.

doi:10.34984/SCFTP.2019.14.4.001

2019, №3

сс. 97-99

От редакции

2019, №3

сс. 77-96

Статьи

Ключевые слова: лигнин, шлам-лигнин, сверхкритическая вода, окисление, коррозия

Представлены результаты исследования окисления сульфатного лигнина и шламлигнина (отходы Байкальского целлюлозно-бумажного комбината) в потоке воздуха и водокислородной смеси при равномерном повышении температуры. Исходя из временных зависимостей мощности омических нагревателей и температуры стенки реактора установлено, что максимальная скорость окисления лигнина и шлам-лигнина в смеси H2O/O2 достигается при 613—643 K. Окисление обоих образцов в смеси H2O/O2 завершается при более низкой температуре, чем в воздушной среде. Получены температурные зависимости выхода летучих и жидких продуктов, включая фенолы. Методом масс-спектрометрии показано, что 90,3 и 79,5% углерода лигнина и шлам-лигнина, соответственно, при их окислении в потоке H2O/O2 превращается в CO2 и CO. Обсуждаются механизмы превращения гетероатомных компонентов. Образование соляной и серной кислот при окислении шлам-лигнина в потоке H2O/O2 вызывает коррозию нержавеющей стали.

doi:10.34984/SCFTP.2019.14.3.009

2019, №3

сс. 71-76

Статьи

Микронизация левофлоксацина методом RESS

Е.Н. Антонов, Л.И. Кротова, Г.В. Мишаков, В.К. Попов.

Цитировать

Ключевые слова: сверхкритические флюидные технологии, RESS, микронизация, антибактериальные лекарственные препараты, левофлоксацин

Исследована микронизация антибактериального препарата левофлоксацина методом RESS c целью получения микрочастиц, обладающих высокой биологической доступностью. Для увеличения растворимости левофлоксацина в сверхкритическом диоксиде углерода был использован этанол в качестве сорастворителя. Получены микрочастицы левофлоксацина сферической формы с характерными размерами менее 10 мкм.

doi:10.34984/SCFTP.2019.14.3.008

2019, №3

сс. 64-70

Статьи

Ключевые слова: сверхкритический диоксид углерода, лазерная абляция, носитель, металлическая мишень, композит, катализаторы, гидрирование

Спроектирована и изготовлена установка для получения нанесенных гетерогенных катализаторов методом лазерной абляции металлической мишени в присутствии носителей различной природы в среде сверхкритического диоксида углерода (СК-CO2). Выбраны условия импульсного лазерного воздействия (длина волны, частота, время), параметры среды СК-CO2 (давление, температура) и конфигурация узлов установки (лазер, мишень, носитель и элементы визуального и оптического контроля). На этой установке при лазерной абляции металлического палладия осаждением на γ-оксид алюминия в среде СК-CO2 получен композит, представляющий собой Al2O3 с частицами Pd. При изучении синтезированного композита в качестве катализатора жидкофазного гидрирования дифенилацетилена показана его высокая активность (TOF = 1,45 с-1) и высокая селективность в гидрировании одной тройной связи.

doi:10.34984/SCFTP.2019.14.3.007

2019, №3

сс. 56-63

Статьи

Ключевые слова: сверхкритические флюиды, сольвентная деасфальтизация, наночастицы, тяжелое нефтяное сырье, пентан, оксид железа

Изучено влияние наночастиц оксида железа на эффективность удаления асфальтенов в процессе пентановой деасфальтизации остатка атмосферной перегонки тяжелой нефти, проводимой в субкритической для растворителя области. Установлено, что наночастицы, формируемые in situ из раствора прекурсора, несмотря на некоторое снижение выхода деасфальтизата (ДА), обеспечивают значительное увеличение эффективности удаления асфальтенов, металлов и коксового остатка по сравнению с частицами, вводимыми в сырье в виде порошка.

doi:10.34984/SCFTP.2019.14.3.006