Regularities of Obtaining Silver Nanoparticles in the Presence of Polyvinylpyrrolidone and Their Application for Osteoplastic Composites

Abstract

Досліджено закономірності одержання наночастинок срібла в присутності полівінілпіролідону, який був одночасно відновником та стабілізатором дисперсії наночастинок. Встановлено вплив таких факторів як температура, кількість полівінілпіролідону, концентрація та природа солей арґентуму на форму та розміри наночастинок. Запропоновано хімізм реакції взаємодії солей арґентуму з полівінілпіролідоном з утворенням у структурі макромолекул вінілсукцинімідних ланок, що підверджено результатами ІЧ спектроскопічних досліджень. Встановлено, що на форму та розмір наночастинок срібла впливає природа солі арґентуму. Якщо для реакції відновлення використовувати арґентуму нітрат, то утворюються наночастинки срібла переважно у формі трикутних призм і багатогранників. У випадку використання арґентуму ацетату утворюються наночастинки, які мають переважно сферичну форму. Якісні наночастинки утворюються, якщо масове співвідношення полівінілпіролідон: сіль аргентуму більше 20. Якщо це співвідношення зменшується, то стабілізація утворених наночастинок погіршується і розмір частинок срібла збільшується аж до утворення нанокристалів, розмір яких сягає декілька сотень нанометрів. Досліджено кінетику взаємодії солей аргентуму з полівінілпіролідоном у розчині і встановлено, що з підвищенням температури та кількості полівінілпіролідону реакція відбувається швидше. Реакцію відновлення срібла полівінілпіролідоном було використано для надання фунгібактерицидних властивостей наповнених гідроксіапатитом остеопластичних пористих композитів на основі кополімерів полівінілпіролідону з метакриловими естерами.

The regularities of obtaining silver nanoparticles in the presence of polyvinylpyrrolidone, which was both a reductant and a stabilizer of nanoparticle dispersion, have been studied. The influence of such factors as temperature, polyvinylpyrrolidone amount, concentration and nature of silver salts on the shape and size of nanoparticles has been established. The chemistry of the silver salts and polyvinylpyrrolidone reaction with the formation of vinylsuccinimide units in the structure of macromolecules has been proposed, which is confirmed by the results of IR spectroscopy. It has been established that the shape and size of silver nanoparticles are influenced by the silver salt nature. If silver nitrate is used for the reduction reaction, silver nanoparticles are formed mainly in the form of triangular prisms and polyhedra. When using silver acetate, nanoparticles of spherical shape are predominantly formed. High-quality nanoparticles are formed if the mass ratio of polyvinylpyrrolidone : silver salt is more than 20. The decrease in this ratio deteriorates the stabilization of the formed nanoparticles and increases the particle size of silver until the formation of nanocrystals several hundred nanometers in size. The kinetics of silver salts and polyvinylpyrrolidone reaction has been studied in a solution. The reaction was found to occur faster with increasing temperature and the polyvinylpyrrolidone amount. Silver reduction reaction by polyvinylpyrrolidone was used to provide fungibactericidal properties of hydroxyapatite-filled osteoplastic porous composites based on polyvinylpyrrolidone copolymers with methacrylic esters.