高度多孔的碳酸镁及其生产方法技术

本发明专利技术涉及一种高度多孔的碳酸镁和其生产方法。根据本发明专利技术的方法提供了一种通过在基于溶胶‑凝胶的生产方法中的粉末形成步骤中控制CO2的聚集来控制所述高度多孔的碳酸镁的平均孔径的方式。所述方法使得有可能使所述平均孔径适应于待被负载到高度多孔的碳酸镁中的第二材料，例如药物化合物。根据本发明专利技术的高度多孔的碳酸镁包含具有10nm‑30nm范围内的平均尺寸的中孔。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】高度多孔的碳酸镁及其生产方法
本专利技术涉及一种高度多孔的碳酸镁和其生产方法。所述方法使得有可能控制所述高度多孔的碳酸镁的平均孔径。所述方法还使得能够有可能使所述平均孔径适应于待被负载到所述高度多孔的碳酸镁中的第二材料，例如药物化合物。
技术介绍
一类重要的纳米材料是由微孔材料和中孔材料构成的。最公知的微孔材料中的一些是沸石并且已经付出了很大的努力来开发这些用于气体分离和催化的结晶框架材料。特别是，发现一些沸石上的孔径是可调节的。孔径(或孔窗)可以通过进行不同类型的合成后处理，如阳离子交换、热/真空处理或脱水来控制。虽然沸石的窄孔使得它们在与小分子相关的应用中是非常理想的，但是目前正在开发许多不同类型的中孔材料以用于涉及更大分子的应用，包括二氧化硅、氧化铝、二氧化钛以及碳。在这些当中，中孔二氧化硅材料是得到最充分研究的并且这样的材料的形成是被充分理解的并且就例如色谱法的工业实施来说，它们已经达到了最远。对反应机制和最终结构的很好理解对于中孔材料朝向工业应用的发展来说是必要的。中孔二氧化硅的合成涉及表面活性剂液晶结构的复制和二氧化硅前体的聚合。去除有机表面活性剂产生了由硬二氧化硅框架支撑的多孔结构。由于中孔二氧化硅的大的变化能力，因此已经在许多应用中评价了中孔二氧化硅，所述应用从药物递送、骨组织再生以及作为疫苗佐剂到催化和作为吸附介质。它们还可以通过胺接枝来官能化，从而使得它们可能适合作为用于例如CO2分离的吸附剂。关于中孔材料的实际有用性的一个重要的方面是根据具体应用精确地定制孔径的能力。控制中孔二氧化硅的孔径的不同的方法已经被开发。所述方法依赖于使用特别选择的有机模板/表面活性剂以及在合成时或合成后添加溶胀剂。到目前为止，中孔二氧化硅的准确孔径控制只能通过在合成期间使用另外的有机试剂来实现。美国专利9,580,330公开了具有约5nm直径的平均孔径的中孔碳酸镁材料的无模板合成。进一步的研究更详细地公开了孔隙形成机制并且表明孔隙是在两步方法中形成的，所述两步方法包括通过溶剂蒸发和物理结合的二氧化碳的释放来形成微孔，继而当将所述材料在中等温度下储存在空气中时，由于孔壁表面上有机基团的部分分解而使微孔扩大到中孔。对于某些应用，如药物递送应用和其它功能剂如香料或营养素的递送，在例如平均孔径方面调控多孔碳酸镁的特性的可能性增加将是高度有利的。孔径控制有意义的其它应用包括以下各项中的分离工艺：例如生物技术工业或石油和天然气工业，其中例如需要从天然气中去除水分子以避免管线腐蚀；液体纯化，其中应当选择性地从液体中去除不同尺寸的实体，包括水纯化；以及色谱法。通过在这些应用中控制孔径，可以调控多孔碳酸镁的孔径以优化分离工艺或纯化工艺的选择性。同样，对于吸收由例如霉菌、抽吸尼古丁或火所引起的气味，预期调控多孔碳酸镁的特性对于相对于待由碳酸镁吸收的气味分子的尺寸来优化吸收特性是有利的。对于某些应用，例如大分子化合物的药物递送，使用相对大的中孔是有利的。US9,580,330主要公开了具有远小于10nm的孔隙的材料，但是提供了具有约20nm的更大孔径的一些样品。该现有技术材料具有相对低的表面积和总孔体积低的缺点。
技术实现思路
在不使用添加的模板或表面活性剂的情况下生产中孔材料，其中不需要在高达制备中孔二氧化硅所需的那些温度下进行煅烧，这种可能性代表了一个重大突破并且对于许多应用中的中孔材料的未来可规模化的生产工艺可能具有高度的经济重要性。以下发现进一步强调这一点：对于使用这样的合成途径制备的高度多孔的碳酸镁，可以实现非常好的吸湿特性、生物相容性以及药物稳定特性。本专利技术的目的是提供一种克服现有技术的缺点的生产方法和高度多孔的碳酸镁。这是通过如权利要求1中所限定的材料和如权利要求7中所限定的方法来实现的。所述方法使得能够控制高度多孔的碳酸镁的中孔的平均孔径并且使得有可能提供具有大中孔、高表面积以及高总孔体积的组合的材料。本专利技术还涉及一种负载并且适用于第二材料的高度多孔的碳酸镁。所述第二材料通常是但不仅仅是药物化合物。根据本专利技术的高度多孔的碳酸镁包含具有10nm至30nm范围内的平均孔径的中孔，并且所述材料具有如通过将BET法应用于氮吸附等温线所确定的大于120m2/g的表面积以及如通过作为在～0.95的相对压力下的单点吸附的氮吸附等温线所确定的高于0.5cm3/g的总孔体积。所述表面积优选地大于150m2/g，并且甚至更优选地大于200m2/g。根据本专利技术的一个方面，提供了一种组合的药物化合物或美容产品，其包含负载有所述药物或美容化合物的根据本专利技术的高度多孔的碳酸镁。所述高度多孔的碳酸镁特别适用于容纳难溶的药物化合物，如被分类在BSC第II类下的药物化合物。根据本专利技术的一个方面，根据本专利技术的高度多孔的碳酸镁负载有伊曲康唑(itraconazole)。根据本专利技术的一个方面，中孔已经被给予与待被负载到所述高度多孔的碳酸镁中的一种化合物或多种化合物的特征性的临界限制尺寸相关的特定平均孔径，所述临界限制尺寸经预先确定以减少所述一种化合物或多种化合物的无定形向结晶的转变。所述高度多孔的碳酸镁将不仅作为载体，而且还将防止结晶。根据本专利技术的方法从氧化镁MgO产生高度多孔的碳酸镁，所述高度多孔的碳酸镁包含2nm至30nm范围内的中孔，所述方法包括以下主要步骤：-溶胶-凝胶合成，包括在CO2压力下将氧化镁和甲醇混合，从而产生第一溶液；-所述第一溶液的粉末形成，从而产生湿粉末；以及-在非反应性气体的流动下将所述湿粉末脱气。所述粉末形成的步骤包括基于在最终的高度多孔的碳酸镁中相应地需要大的还是小的平均孔体积来选择能量/功输入工艺路径，对于大的平均孔径，所述选择是低能量/功输入工艺路径，并且对于小平均孔径，所述选择是高能量/功输入工艺路径，并且基于所述选择进行所述粉末形成，：-如果选择低能量/功输入工艺路径，那么通过降低CO2从混合物中的蒸发速率来增强CO2分子形成气泡的过程；-如果选择高能量/功输入工艺路径，那么通过增加CO2从混合物中的蒸发速率的手段来抑制CO2分子聚集成气泡。低能量/功输入工艺路径代表产生包含10nm至30nm范围内的中孔的高度多孔的碳酸镁。高能量/功输入工艺路径代表产生包含2nm至10nm范围内的中孔的高度多孔的碳酸镁。根据本专利技术的一个实施方式，通过从-20℃至80℃的范围选择用于粉末形成步骤的工艺温度来控制聚集。所选择的工艺温度与平均孔径具有预定的对应关系。与高工艺温度相比，低工艺温度对应于增强的聚集并且因此对应于更大的平均孔径。根据另一个实施方式，通过提供机械上不受干扰的环境来增强聚集，并且通过使所述第一溶液经受机械功来抑制聚集。由于根据本专利技术的方法，因此提供了一种高度多孔的碳酸镁，所述高度多孔的碳酸镁提供了相当大的平均孔径10nm-30nm以及如通过将BET法应用于氮吸附等温线所确定的高表面积>120m2/g。本专利技术的一个优势是所述方法容易放大到工业过程并且不需要模板或添加剂来控制孔隙形成。另一个优势是所述高度多孔的碳酸镁可以被调控以具有例如已知非常适合于容纳特定药物化合物的特定的和预定的平均孔径。所述高度多孔的碳酸镁可以用作药物载体并且通过阻碍结晶来增强药物的作用。附图说明根据以下结合附图对优选的实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包含中孔的高度多孔的碳酸镁，其特征在于所述中孔的平均孔径在10nm至30nm的范围内，并且所述材料具有大于120m2/g的表面积和大于0.5cm3/g的总孔体积，所述表面积和所述总孔体积从氮吸附等温线来确定。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.04.04 SE 1650452-41.一种包含中孔的高度多孔的碳酸镁，其特征在于所述中孔的平均孔径在10nm至30nm的范围内，并且所述材料具有大于120m2/g的表面积和大于0.5cm3/g的总孔体积，所述表面积和所述总孔体积从氮吸附等温线来确定。2.根据权利要求1所述的高度多孔的碳酸镁，其中所述表面积大于150m2/g，并且甚至更优选地大于200m2/g。3.根据权利要求1所述的高度多孔的碳酸镁，其中所述中孔的平均孔径在13nm至22nm的范围内。4.一种组合的药物化合物和药物载体，其特征在于所述药物载体是负载有所述药物化合物的根据权利要求1或3所述的高度多孔的碳酸镁。5.根据权利要求4所述的高度多孔的碳酸镁，其中所述药物化合物是难溶的或BSC第II类药物。6.根据权利要求5所述的高度多孔的碳酸镁，其中所述药物化合物是伊曲康唑。7.一种组合的美容化合物和载体，其特征在于所述载体是负载有所述美容化合物的根据权利要求1或3所述的高度多孔的碳酸镁。8.一种美容化合物，所述美容化合物包含根据权利要求1或3所述的高度多孔的碳酸镁，并且其中提供所述高度多孔的碳酸镁以从皮肤吸收过量的脂肪。9.一种医药化合物，所述医药化合物包含根据权利要求1或3所述的高度多孔的碳酸镁，并且其中提供所述高度多孔的碳酸镁以吸收过量的身体产物，如脓液和/或疮痂。10.根据权利要求1所述的高度多孔的碳酸镁，其特征在于所述包含中孔的高度多孔的碳酸镁适用于携带一种化合物或多种化合物，并且所述中孔已经被给予与待被负载到所述高度多孔的碳酸镁中的一种化合物或多种化合物的特征性的临界限制尺寸相关的特定平均孔径，所述临界限制尺寸经预先确定以减少所述一种化合物或多种化合物的无定形向结晶的转变，由此所述高度多孔的碳酸镁将作为防止结晶的载体。11.一种从氧化镁MgO生产高度多孔的碳酸镁的方法，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：奥切安·张，张鹏，西蒙·古斯塔夫松，萨拉·弗吕克斯特兰德安斯特伦，马里亚·斯特勒默，
申请(专利权)人：破坏性材料公司，
类型：发明
国别省市：瑞典,SE