ნანო სპრეი საშრობი

ნანოსპრეი საშრობები წარმოადგენს ტექნოლოგიას, რომლის მიზანიც არის ნაწილაკების წარმოება ნანომასშტაბში სპრეი საშრობის გამოყენებით. ეს მეთოდი არის რბილი და ნაზი გზა ხსნარების, დისპერსიებისა და ემულსიების ფხვნილად გარდასახვისთვის, განსაზღვრული ზომის ნაწილაკებით. იგი ფართოდ გამოიყენება ფარმაციაში, კვების მრეწველობაში, ბიოტექნოლოგიაში და სხვა ინდუსტრიებში მასალების სინთეზისთვის.

წარსულში სპრეი საშრობის მთავარი შეზღუდვები იყო: მინიმალური ნაწილაკის ზომა — დაახლოებით 2 მიკრომეტრი, მაქსიმალური გამოყოფის ეფექტიანობა — დაახლოებით 70%, და მინიმალური ნიმუშის მოცულობა — დაახლოებით 50 მილილიტრი. ბოლო ტექნოლოგიური პროგრესის შედეგად, შესაძლებელი გახდა ნაწილაკების დაპატარავება 300 ნანომეტრამდე, გამოყოფის ეფექტიანობა გაიზარდა 90%-მდე, ხოლო საჭირო ნიმუშის მოცულობა შეიძლება იყოს მხოლოდ 1 მლ.ამ გაუმჯობესებას ხელი შეუწყო ახალი ტიპის სპრეი თავაკის, გათბობის სისტემის და ელექტროსტატიკური კოლექტორის შექმნამ. მიუხედავად იმისა, რომ ტექნოლოგიას "ნანო" საშრობა ეწოდა, სინამდვილეში ის აწარმოებს ნაწილაკებს, რომლებიც უფრო ხშირად მიკრომეტრზე პატარა ზომისაა და მიეკუთვნება "სუბ-მიკრონულ" ანუ წვრილ ნაწილაკებს, ვიდრე ნამდვილ ნანონაწილაკებს.

 ფუნქციის პრინციპი 
ნანოსპრეი საშრობი იმავე პრინციპით მუშაობს, როგორც ჩვეულებრივი სპრეი საშრობი — უბრალოდ გამოიყენება ახალი ტექნოლოგიები, რომ იგივე პროცესი უფრო ზუსტად და ეფექტურად შესრულდეს. thumb|right|250px|ნანო-სპრეის საშრობის ფუნქციონირების პრინციპი

სისტემაში შემოსული მშრალი აირი გადის გამაცხელებელზე, რომელიც უზრუნველყოფს ლამინარულ (წყნარ, ერთგვაროვან) ჰაერის ნაკადს. სპეციალური თავაკი ქმნის წვრილ წვეთებს, რომლებიც თანაბარი ზომისაა, და უშვებს მათ საშრობ კამერაში. წვეთები შრობისას მყარდებიან და გარდაიქმნებიან მყარ ნაწილაკებად. ეს ნაწილაკები ელექტროსტატიკური კოლექტორის დახმარებით იშლება და იყრება. გამომავალი აირი (exhaust gas) იფილტრება და შემდეგ ან გამწოვში, ან პირდაპირ გარემოში გადის.სისტემა თერმულადაც კონტროლდება — შესასვლელი ტემპერატურა იზომება სენსორით. თუმცა უნდა აღინიშნოს, რომ ეს პროცესი შეიძლება სახიფათოც იყოს, განსაკუთრებით ნაწილაკების ინჰალაციის რისკის გამო, რაც ჯანმრთელობისთვის საზიანო შეიძლება აღმოჩნდეს.
 აპლიკაციები 
ნანოსპრეი საშრობის ტექნოლოგია ფართოდ გამოიყენება სხვადასხვა სფეროში, განსაკუთრებით ფარმაცია, მასალათმცოდნეობა და საკვები პროდუქტების წარმოებაში.
ფარმაცია: ეს ტექნიკა ძალიან პოპულარულია ფარმაცევტულ კვლევებში, რადგან მცირე ნიმუშით და მაღალი შედეგიანობით შესაძლებელია ძვირადღირებული ნივთიერებების შრობა. გამოყენების მაგალითებია:

 მშრალი ინჰალატორებისთვის განკუთვნილი პრეპარატები
 ლიპოსომების ნანო- და მიკროკაფსულაცია
 სითბოზე მგრძნობიარე ვაქცინების, ინსულინისა და ზრდის ჰორმონების სტაბილიზაცია
 ნანონაწილაკოვანი პრეპარატების ინკაფსულაცია ბიოშეღწევადობის გასაუმჯობლესად
 ბიოდეგრადირებადი პოლიმერების ნანოკაფსულები (მაგ. ლაქტიდები, გლიკოლიდები)
 ფოროვანი ბატარებლები ნანონაწილაკების სუსპენზიისტის
 დამატებითი ნივთიერებები კონტროლირებადი გამოყოფისტის(მაგ. ტრეჰალოზა, მანიტოლი, ლაქტოზა,  HPMC, PVA, ქიტოზანი, დექსტრინი, PLGA, სახამებელი, ჟელატინი)

მასალათმცოდნეობა: ამ ტენოლოგიამ ახალი შესაძლებლობები გახსნა მასალების მეცნიერებაში, განსაკუთრებით ნანომასალების სფეროში. ახლა უკვე შესაძლებელია წვრილი ნაწილაკების სპრეი-შრობა:

 წვრილი ლითონის ნაწილაკები კატალიზატორებისთვის
 წვრილი მაგნიტური ფხვნილები
 ნახშირბადის ნანომილაკები დანამატებად
 მაღალი ეფექტურობის კერამიკა უნიკალური სტრუქტურითა და ზედაპირის ფართობით
 ტიტანის ოქსიდის ნაწილაკები
 ნანონაწილაკების სუსპენზიები აგლომერაციისთვის
 სილიციუმის ოქსიდის ნანონაწილაკები
 უმცირესი პიგმენტები საღებავებისა და საფარებისთვის

საკვები პროდუქტები:

 საკვების სფეროშიც, განსაკუთრებით ფუნქციური საკვების განვითარებაში, ეს ტექნოლოგია ახალ შესაძლებლობებს იძლევა:
 ნანოსაკვები — ფუნქციური დანამატები
 ხილის არომატების, არომატიზატორების ან სუნამოების ინკაფსულაცია
 არომატების სპრეი-შრობა ცხოველთა საკვებისთვის
 თევზის ზეთის ინკაფსულაცია სუნის შესამცირებლად
 ვიტამინები და სხვა საკვები დანამატები.

 სპრეის თავი 
სპრეი-თავი არის ერთ-ერთი იმ სამ ახალი ტექნოლოგიიდან, რომლებმაც „ნანოსპრეი“ საშრობა შესაძლებელი გახადეს. მასში გამოყენებულია პიეზოელექტრიკული სისტემა, რომელიც ძალიან ზუსტად აკანკალებს წვრილ ბადეს. ამ ვიბრაციის შედეგად წარმოიქმნება ძალიან წვრილი წვეთები, თანაც თითქმის ერთნაირი ზომის.
 გათბობის სისტემა 
„ნანოსპრეი“ საშრობის ტექნოლოგიაში გამოიყენება ახალი ტიპის გამათბობელი სისტემა, რომელიც ამუშავებს საშრობ აირს და ხელს უწყობს წვრილი ნაწილაკების წარმოქმნას. ტრადიციული საშრობისგან განსხვავებით, აქ აირი სისტემაში გადაადგილდება ლამინარული (წყნარი, სწორი ხაზით) ნაკადით და არა ტურბულენტურად (არეული მოძრაობით). ამ განსხვავების მთავარი უპირატესობა ისაა, რომ ნაწილაკები პირდაპირ ეშვებიან სპრეი-თავიდან და არ ეკრობა მინის კედლებს.

 ელექტროსტატიკური ნაწილაკების კოლექტორი 
ნანოსპრეი საშრობებში ძალიან წვრილი ნაწილაკების დასაკრებად გამოიყენება ახალი ტექნოლოგია. ჩვეულებრივი ციკლონის ტექნოლოგია ნაწილაკების მასაზეა დამოკიდებული და 2 მიკრომეტრზე პატარა ნაწილაკებს ვერ იჭერს, ისინი შარდვის აირთან ერთად გადიან სისტემიდან.
ელექტროსტატიკური ნაწილაკების კოლექტორი ანიჭებს ნაწილაკების ზედაპირს ნეგატიურ მუხტს და ელექტრულ ველზე მათ სხვა მიმართულებით აცლის. ელექტრულ ველს ქმნის მაღალი ძაბვა (16 კილოვოლტი), რომელიც მიეწოდება სპეციალურ საკრავ მილს. ეს ველი წარმოიქმნება კოლექტორის მილის შიდა კედელსა და მიწასთან დაკავშირებულ სპეციალურ ელექტროდს შორის. სისტემა ენერგიის მინიმალური გამოყენებით მუშაობს, ამიტომ დენი ძალიან დაბალია.

ნაწილაკები, როდესაც გადაუხვევენ ველზე, ედება კოლექტორის მილის შიდა კედელზე და მათ მუხტი უქვეითდება. ეს მეთოდი ეფექტურია თითქმის ყველა მასალისათვის.

ელექტროსტატიკური კოლექტორის ეფექტურობა ძალიან მაღალია — სისტემაში შემოსული ნაწილაკების 99% შეიკრიბება.

 სქოლიო