Optimization of the technology for producing a magneto controllable nanocomposite Ag@Fe3O4 using mathematical design

Abstract

Objective: The purpose of the research was to optimize technology for producing a magneto controllable nanocomposite Ag@Fe3O4 with modern physicochemical and therapeutic requirements using methods of mathematical design of the experiment. Methods: To optimize the synthesis process of the nanocomposite Ag@Fe3O4, the method of factor experiment was used. Mathematical calculations were performed using the STATISTICA 10 StatSoft Inc. system and Excel spreadsheet processor of MS Office 2019 Professional Plus. Results: Based on the study of technological parameters of nanocomposite synthesis Ag@Fe3O4 (16 experiments) a regression equation was obtained: Y = 106.415+0.038X1+4.448Х2+1.806Х3–1.593Х4–18.945Х5–109.980Х6. By the use of this equation the synthesis parameters were optimized with the help of steepest ascent method. It was found that the maximum yield of Ag@Fe3O4 can be achieved under the following conditions: X1 (magnetite synthesis time, min)–40; X2 (glucose content in solution, %)–10; X3 (temperature of the Tollens reaction, °С)–65; X4 (magnetite silver coating time, min)–30; X5 (pH, units)–8.5; X6 (rate of addition of ammonia, mol/min)–0.36. Conclusion: Using mathematical design of the experiment, a technology was developed for producing Ag@Fe3O4 with modern physicochemical and therapeutic requirements

Цель: Целью исследования была оптимизация технологии получения магнитоконтролируемого нанокомпозита Ag @ Fe3O4 с современными физико-химическими и терапевтическими требованиями с использованием методов математического проектирования эксперимента. Методы. Для оптимизации процесса синтеза нанокомпозита Ag @ Fe3O4 использовался метод факторного эксперимента. Математические расчеты были выполнены с использованием системы STATISTICA 10 StatSoft Inc. и процессора электронных таблиц Excel MS Office 2019 Professional Plus. Результаты: На основании изучения технологических параметров синтеза нанокомпозита Ag @ Fe3O4 (16 экспериментов) получено уравнение регрессии: Y = 106,415 + 0,038X1 + 4,448Х2 + 1,806Х3–1,593Х4–18,945Х5–109,980Х6. Используя это уравнение, параметры синтеза были оптимизированы с помощью метода наискорейшего подъема. Было установлено, что максимальный выход Ag @ Fe3O4 может быть достигнут при следующих условия: X1 (время синтеза магнетита, мин) –40; Х2 (содержание глюкозы в растворе,%) - 10; Х3 (температура реакции Толленса, ° С) –65; Х4 (время нанесения магнетитового серебра, мин) –30; Х5 (рН, ед.) –8,5; Х6 (скорость добавления аммиака, моль / мин) –0,36. Вывод: с использованием математического плана эксперимента была разработана технология получения Ag @ Fe3O4 с современными физико-химическими и терапевтическими требованиями.

Мета: Метою дослідження було оптимізувати технологію отримання магнітокерованого нанокомпозиту Ag @ Fe3O4 з сучасними фізико-хімічними та терапевтичними вимогами з використанням методів математичного проектування експерименту. Методи: Для оптимізації процесу синтезу нанокомпозиту Ag @ Fe3O4 був використаний метод факторного експерименту. Математичні обчислення проводились за допомогою системи STATISTICA 10 StatSoft Inc. та процесора електронних таблиць Excel MS Office 2019 Professional Plus. Результати: На основі вивчення технологічних параметрів синтезу нанокомпозитів Ag @ Fe3O4 (16 експериментів) отримано рівняння регресії: Y = 106.415 + 0.038X1 + 4.448Х2 + 1.806Х3–1.593Х4–18.945Х5–109.980Х6. За допомогою цього рівняння параметри синтезу були оптимізовані за допомогою методу найбільш крутого сходження. Було встановлено, що максимальний вихід Ag @ Fe3O4 може бути досягнутий при наступному умови: X1 (час синтезу магнетиту, хв) –40; X2 (вміст глюкози в розчині,%) - 10; X3 (температура реакції Толлена, ° С) –65; X4 (час покриття магнетитовим сріблом, хв) –30; X5 (pH, одиниці) –8,5; X6 (швидкість додавання аміаку, моль / хв) –0,36. Висновок: Використовуючи математичне проектування експерименту, була розроблена технологія отримання Ag @ Fe3O4 із сучасними фізико-хімічними та терапевтичними вимогами