Гидрогели и гидрозоли оксидов металлов, их получение и применение

Способ получения гидрозоля одного или более чем одного оксида металла, например диоксида титана, включающий приготовление раствора алкоголята металла в смешивающемся с водой органическом растворителе, например спирте; приготовление водного растворителя; смешивание раствора алкоголята металла с водным растворителем в объемном или массовом соотношении с образованием однофазного водного коллоидного золя (гидрозоля) гидратированного оксида металла в отсутствие неионного блок-сополимерного поверхностно-активного вещества. Также раскрыт соответствующий гидрогель; нерастворимые в воде частицы, инкапсулированные в гидратированном оксиде металла, и способ их инкапсуляции; применения продуктов инкапсуляции. Область изобретения Настоящее изобретение относится к гидрогелям и гидрозолям оксидов металлов, к способам их получения и к их применению, в частности, для инкапсуляции нерастворимых в воде частиц. Предшествующий уровень техники Изолирование молекул фармацевтических средств, красителей, магнитных или оптически чувствительных частиц, либо растительных, животных или человеческих тканей или клеток, а также живых организмов, включающих вирусы, бактерии, грибы, семена или зародыши растений или животных в капсулы, не позволяющие транспортировку частиц или более крупных молекул через их стенки с возможностью контролируемого высвобождения этих объектов посредством биологически совместимой химической или биологической обработки в условиях окружающей среды, открывает огромные перспективы в таких областях, как доставка лекарственных средств, оптическое или магнитное хранение информации с помощью печатания, сенсорные методики, биологическая доставка и даже защита биологических объектов с целью защиты биологического контроля и/или консервации. Ранее разработанные методики получения неорганических гидрозолей и гидрогелей для целей инкапсуляции почти исключительно касались получения силикагеля. Было разработано два основных подхода: один основан на гидролизе алкоголятов кремния с использованием кислотного катализатора с последующим добавлением буферного раствора, стабилизирующего рН в интервале 5-7 [1, 2]. Алкоголяты кремния нерастворимы в воде или не смешиваются с ней, что требует применения сорастворителя, такого как спирт (не менее 30% в общей реакционной смеси), либо длительной ультразвуковой обработки,либо других методик смешивания для обеспечения гомогенизации [1]. Другая возможность обеспечивается гидролизом силиката натрия в водном растворе путем добавления буферного раствора с рН в интервале 5-7 [3, 4]. В последнем случае наблюдали значительную потерю воспроизводимости при инкапсуляции, вызванную трудностями в контролировании локального рН и обеспечении кинетически воспроизводимого режима при выращивании полимера на основе оксида кремния [5]. В обоих этих подходах предложены полимерные гели, обеспечивающие удержание молекул или организмов, захваченных внутрь, но не настоящую инкапсуляцию, поскольку эти объекты высвобождаются мало контролируемым путем посредством диффузии [2, 5]. Сообщили, что получение плотных капсул на основе оксида кремния без возможности высвобождения инкапсулированных веществ происходит в эмульсиях типа вода-вмасле [6] или масло-в-воде [7] при применении стабилизирующих поверхностно-активных агентов. Совсем недавно показали, что гетеролептические предшественники силикона, алкоголяты алкилсиликонов,могут образовать капсулы при гидролизе в эмульсии масло-в-воде [8]. Применение алкоголятов металлов в такой же методике, что и для алкоголятов силикона, заявлено в [9], но в том же году в работах Livage и др. [10] было показано, что это невозможно. Согласно Livage гидролиз алкоголятов металлов обеспечивает полимерные золи, которые быстро превращаются в гели при добавлении воды. Возможность получения гидрозолей для целей инкапсуляции была предположена только в результате получения оксидных гелей в органических растворителях и их повторной пептизации после переноса в воду [5]. Меры, предложенные для получения таких вторичных золей, такие как добавление сильных кислот или нагревание по меньшей мере до 90 С [11], очевидно, не являются биосовместимыми. Недавно [12] сообщили о получении наночастиц Ag-TiO2 с сердцевиной и оболочкой (core-shell) при использовании гидролиза раствора изопропилата титана в этаноле коллоидным раствором наночастиц серебра в воде, стабилизированным поверхностно-активным агентом СТАВ (бромидом цетиламмония). Селективное образование оболочки на поверхности частиц объясняли каталитическим действием поверхностно-активного агента. Недавно продемонстрировали [13], что гидролиз химически модифицированных алкоголятов циркония и титана в эмульсии типа вода-в-углеводороде (система с разделением фаз между двумя растворителями), наблюдающийся в виде самосборки мицелл, обеспечивает тонкостенные оксидные оболочки,избирательно инкапсулирующие гидрофильные молекулы. Задачи изобретения Задачей изобретения является разработка способа получения гидрогелей и гидрозолей оксидов металлов. Другой задачей изобретения является разработка способа инкапсуляции нерастворимых в воде частиц в оксиде металла главной группы и/или переходного металла с помощью гидрогеля или гидрозоля оксида металла. Другой задачей изобретения является обеспечение нерастворимых в воде частиц, инкапсулированных в оксиде металла. Другие задачи изобретения включают применения нерастворимых в воде частиц, инкапсулированных в оксиде металла. Другие задачи изобретения станут очевидными на основании приведенного ниже краткого изложения сущности изобретения, описания его предпочтительных воплощений и прилагаемой формулы изобретения. Краткое изложение сущности изобретения Если не указано иное, в данном изобретении оксид или алкоголят металла представляет собой оксид металла главной группы или оксид переходного металла, либо смесь таких оксидов металлов или алкоголятов металлов. В соответствии с настоящим изобретением раскрыт способ получения гидрозоля одного или более чем одного оксида металла, включающий: 1) приготовление раствора алкоголята металла из одного или более чем одного алкоголята металла в смешивающемся с водой органическом растворителе; 2) приготовление водного растворителя; 3) возможно приготовление водного растворителя, имеющего значение рН от 0 до 7; 4) возможно смешивание отмеренных объемов раствора со стадии (1) и водного растворителя со стадии (3) с образованием мицелл оксида металла в смешивающемся с водой органическом растворителе; 5) смешивание раствора алкоголята металла со стадии (1) или смешивающегося с водой органического растворителя, содержащего мицеллы оксида металла со стадии (4), с водным растворителем со стадии (2) в объемном или массовом соотношении с образованием однофазного водного коллоидного золя (гидрозоля) гидратированного оксида металла; при условии, что этот гидрозоль не содержит неионный блок-сополимерный поверхностноактивный агент. Предпочтительные воплощения способа получения гидрозоля раскрыты в пп.2-8 формулы изобретения. В соответствии с изобретением также раскрыт гидрозоль гидратированного оксида металла, в частности гидрозоль, получаемый способом по изобретению, который не содержит неионный блоксополимерный поверхностно-активный агент. В соответствии с настоящим изобретением также раскрыт способ получения гидрогеля одного или более чем одного оксида металла, который не содержит неионный блок-сополимерный поверхностноактивный агент, включающий хранение водного гидрозоля гидратированного оксида металла по изобретению в течение периода времени, достаточного для обеспечения перехода золь-гель. Из гидрогеля гидратированного оксида металла по изобретению вода и/или растворители могут быть возможно удалены,например, при пониженном давлении с образованием высушенного гидрогеля одного или более чем одного оксида металла, который не содержит неионный блок-сополимерный поверхностно-активный агент. Предпочтительные воплощения способа получения гидрогеля раскрыты в пп.11, 12 формулы изобретения. Согласно предпочтительному аспекту изобретения раскрыт способ инкапсуляции нерастворимых в воде частиц в гидратированном оксиде металла или в смеси гидратированных оксидов металлов, включающий: а) приготовление раствора алкоголята металла в смешивающемся с водой органическом растворителе; б) приготовление суспензии частиц в водном растворителе; в) смешивание раствора со стадии (а) и суспензии со стадии (б) в объемном или массовом отношении, подходящем для образования суспензии указанных частиц в однофазном гидрозоле гидратированного оксида металла; или альтернативно стадиям (б) и (в): б 1) обеспечение воды или водного растворителя, имеющего значение рН от 0 до 7; в 1) смешивание отмеренных объемов раствора со стадии (а) и воды или водного растворителя со стадии (б 1) с образованием мицелл оксида металла в смешивающемся с водой органическом растворителе со стадии (а); в 2) смешивание смешивающегося с водой органического растворителя, содержащего мицеллы оксида металла со стадии (в 1) с водным растворителем с образованием однофазного гидрозоля гидратированного оксида металла; в 3) диспергирование нерастворимых в воде частиц в однофазном гидрозоле со стадии (в 2) с образованием суспензии частиц в нем; г) хранение суспензии частиц в гидрозоле со стадии (в) или (в 3) в течение периода времени, достаточного для обеспечения образования и самосборки мицелл оксида металла на частицах с тем, чтобы на частицах образовались оболочки из гидратированного оксида металла, где время хранения может быть выбрано таким образом, чтобы обеспечить переход водного золя в водный гель; д) возможно удаление воды и/или растворителя из продукта со стадии (г) с образованием агрегатов нерастворимых в воде частиц в оболочках из гидратированного(ых) оксида(ов) металла; е) альтернативно стадии (д), возможно отделение частиц, заключенных в оболочки из гидратированного(ых) оксида(ов) металла главной группы и/или переходного металла, полученных на стадии (г),от других компонентов; ж) возможно удаление воды и растворителя из продукта со стадии (е); при условии, что данный способ не включает применение неионного блок-сополимерного поверх-2 018085 ностно-активного агента. Предпочтительные воплощения этого способа раскрыты в пп.13-20 прилагаемой формулы изобретения. Первоначально полученный алкоголят металла в растворе может быть модифицирован путем добавления гетеролигандов, таких как карбоновые кислоты, дикетоны, кетоэфиры, полиолы или спирты,содержащие дополнительные амино-, эфирные, кето-альдегидные группы, либо фенолы, либо алканоламины. Карбоновые кислоты, включающие ароматические фрагменты, аминокислоты и белки с потенциальными применениями для доставки лекарственных средств, особенно предпочтительны в качестве модифицирующих лигандов. Согласно предпочтительному аспекту изобретения раствор алкоголята металла может быть подвергнут гидролизу путем добавления контролируемых количеств воды с рН в интервале от 0 до 7, наиболее предпочтительно от 0 до 2, доводимым добавлением сильной кислоты (такой как HCl, HNO3, H2SO4,HClO4, CF3SO3H или PhSO3H) либо ее раствора в том же или другом органическом растворителе, смешивающемся с растворителем, который применяют для растворения исходного алкоголята металла. Количество добавленной воды обеспечивает возможность образования мицелл оксида посредством гидролиза-поликонденсации в органической среде. Предпочтительно, чтобы количество добавленной воды составляло от 0 до 5 мол.экв. по отношению к количествам металлов, в частности от 0,01 до 4,0 мол.экв.,наиболее предпочтительно от 0,05 до 1,0 мол.экв. Все используемые органические растворители в объемах, предложенных для дальнейшего приготовления препаратов, должны смешиваться с водной средой без разделения фаз. Суспензия, полученная в результате смешивания органического раствора алкоголята металла с выбранной водной средой, может оставаться в жидкой форме или может быть высушена путем выпаривания при давлении окружающей среды, либо в вакууме, либо в потоке газа, либо распылением исходной суспензии, а также лиофилизацией. В соответствии с изобретением дополнительно раскрыт способ контролируемого высвобождения инкапсулированных частиц или их фрагментов. В этом способе продукт способа по изобретению приводят в контакт с рН-контролируемым водным раствором лиганда, например с раствором карбоксилата или поликарбоксилата, в частности с раствором цитрата, лактата, сукцината, оксалата и т.д. Предпочтительно, чтобы рН водного раствора лиганда имел рН от 4 до 9, в частности от 5 до 7. Согласно предпочтительному аспекту способ по изобретению включает применение алкоголятов металлов и предшественников алкоголятов металлов, таких как метилаты, этилаты, н-пропилаты, изопропилаты, н-бутилаты, втор-бутилаты, изобутилаты, трет-бутилаты, н-пентилаты, изопентилаты, вторпентилаты, трет-пентилаты, неопентилаты металлов главной группы и/или переходных металлов, более длинноцепочечные производные спиртов (с алкильными группами, содержащими вплоть до 12 атомов углерода), производные спиртов, содержащие дополнительную донорную функциональную группу, такие как алкокси-, амино-, имино-, алкиламино-, алканоламинопроизводные и т.д., производные фенолов и т.д., не модифицированные или модифицированные такими лигандами, как дикетоны, кетоэфиры, карбоновые кислоты, алкилы, ненасыщенные углеводородные лиганды, спиртовые лиганды с дополнительными донорными функциональными группами, полиолы, каликсарены и т.д., протекает в соответствии с механизмом самосборки мицелл, который принципиально отличается от механизма самосборки алкоголятов кремния и модифицированных алкоголятов кремния и всегда включает образование плотных частиц с размером и реакционной способностью, которые определяются самосборкой лигандов на их поверхности. Мицеллы представляют собой гетерогенные частицы, которые могут быть перенесены в воду для гелеобразования и/или инкапсуляции, если их вводят в водный раствор с помощью смешивающегося с водой органического растворителя. Кроме того, если реакционная смесь является гетерогенной, мицеллы будут, как правило, концентрироваться на поверхностях раздела фаз, образуя, таким образом, плотные оболочки вокруг макромолекул, частиц или организмов, присутствующих в водной фазе. Применение основных лигандов, таких как амины, аминоспирты, алканоламины, аминокислоты, аминозамещенные сахара и т.д., в комбинации с кислотами при получении первичных мицелл в органических растворителях обеспечивает средство стабилизации мицелл в водной среде посредством электрически заряженных ионов аммония (катионов) на их поверхности и регуляции рН в полученном в результате гидрозоле посредством десорбции протонирующих лигандов, образующих буферный раствор. Предпочтительно, чтобы этот буферный раствор имел рН от 4 до 10, в частности от 5 до 9, наиболее предпочтительно от 7,0 до 8,5, позволяющий достичь биологически совместимой среды. Исходный раствор мицелл может быть высококонцентрированным,что делает возможным получение конечных реакционных смесей с содержанием спирта менее 10%. Полученные таким образом оболочки могут иметь толстые (вплоть до 50 мкм) и механически устойчивые стенки в противоположность оболочкам, полученным из алкоголятов металлов в эмульсиях типа вода-вуглеводороде [13]. Специфические химические и физические свойства оксидов металлов главной группы и оксидов переходных металлов, такие как магнетизм, электропроводность, оптическая активность и т.д.,в сочетании со свойствами инкапсулированных объектов обеспечивают широкий спектр применений. Высокая плотность стенок капсул, полученных из алкоголятов металлов, увеличивает сохранность инкапсулированных объектов. Химическая реакционная способность (гидратированных) оксидов металлов главной группы или оксидов переходных металлов, полученных из алкоголятов металлов, обеспечивает контролируемое химическим или биохимическим путем высвобождение инкапсулированных частиц или их фрагментов при температуре окружающей среды посредством введения биологически совместимых лигандов, таких как, например, ди- и поликарбоксилаты (цитрат, лактат, сукцинат, оксалат и т.д.). Наиболее важным признаком применяемых лигандов является присутствие кислотной группы, такой как карбоксилат, сульфонат, фосфонат, и дополнительной группы, которая может включать либо карбоксилатную, сульфонатную, фосфонатную, либо гидроксильную функциональную группу в положении альфа-, бета-, гамма- или дельта-относительно первой группы (от 1 до 4 атомов углерода между группами). Продукт этого способа может варьировать по форме в зависимости от того, среди прочего, как его выделяют из состояния золя или геля, и может быть использован, в зависимости от применения, в виде жидкой суспензии (золя), геля, сухого порошка или частиц, инкапсулированных в твердые оболочки,окруженные аморфным оксидом металла. Способ по изобретению основан на приготовлении раствора алкоголята металла или модифицированного алкоголята металла главной группы и/или переходного металла в таких растворителях, как спирты, спирты с дополнительными донорными функциональными группами, такими как амино, алкиламино,эфирные, сложноэфирные, кето- или альдегидные группы, простые эфиры, сложные эфиры, амины, амиды, алкилсульфоксиды или алкилфосфонаты (с основным требованием, что они должны смешиваться с водой без разделения фаз) с дополнительной модификацией или без дополнительной модификации такими лигандами, как дикетоны, кетоэфиры, карбоновые кислоты, алкилы, ненасыщенные углеводородные лиганды, спиртовые лиганды с дополнительными донорными функциональными группами, алканоламины, полиолы, каликсарены и т.д. В качестве алкоголятов металлов можно использовать метилаты,этилаты, н-пропилаты, изопропилаты, н-бутилаты, втор-бутилаты, изобутилаты, трет-бутилаты, нпентилаты, изопентилаты, втор-пентилаты, трет-пентилаты, неопентилаты металлов главной группы или переходных металлов, более длинноцепочечные спиртовые производные, содержащие от 6 до 12 атомов углерода, спиртовые производные с дополнительными донорными функциональными группами, такие как алкокси-, амино-, имино-, алкиламино-, алканоламинопроизводные и т.д., производные фенолов и т.д. Под металлами подразумевают литий, натрий, калий, магний, кальций, стронций, барий, алюминий,галлий, индий, таллий, лантан и лантаноиды, титан, цирконий, гафний, ванадий, ниобий, тантал, хром,молибден, вольфрам, марганец, технеций, рений, железо, кобальт, никель, медь, цинк, металлы платиновой группы, серебро и золото, олово, свинец и висмут, а также их смеси, включая гетерометаллические комплексы, включающие эти металлы. Производные алюминия, титана, циркония, ниобия и молибдена представляют особый интерес для биологических применений. Частичный гидролиз-поликонденсацию этих растворов осуществляют путем добавления воды в чистой форме или в растворе смешивающегося с водой растворителя, в частности одного из вышеупомянутых органических растворителей. Предпочтительно, чтобы рН воды представлял собой нейтральный рН или рН от 0 до 7, в частности от 0 до 2, доведенный добавлением сильной кислоты. Полученный органический раствор алкоголята металла смешивают с водой или водным раствором,в котором диспергированы частицы для инкапсуляции. Этот водный раствор может содержать смешивающийся с водой органический растворитель и/или одну или более чем одну неорганическую или органическую соль (такую как MXn, R4NX, где М=Li, Na, K, Rb, Cs, Mg, Ca, Sr, Ва или редкоземельный элемент, R=СН 3, С 2 Н 5, С 3 Н 7, С 4 Н 9; X=F, Cl, Br, I, ОН, NO3-, 1/2SO42-, ClO4-, CN-, SCN- и т.д.). Считают, что такие соли усиливают самосборку и уменьшают удерживание воды в оболочках, что полезно для получения механически стабильных оболочек без трещин. В результате смешивания раствора алкоголята металла с водной суспензией частиц получают гидрозоль, который претерпевает самосборку вокруг частиц,обеспечивая плотные оболочки с модифицирующими лигандами, собранными на их поверхности. Этот процесс не требует применения отдельных поверхностно-активный агентов (таких как блок-сополимеры полиэфиров или полиэфиров/полиспиртов) или катализаторов. В целях защиты объектов для инкапсуляции можно использовать защитную/инертную атмосферу, например бескислородную атмосферу. Чтобы замедлить самосборку коллоидных растворов, полученных путем смешивания раствора алкоголята металла и исходной суспензии, предпочтительно использовать охлаждение до температуры от -75 до 15 С,в частности от -45 до 10 С, наиболее предпочтительно от -20 до 0 С. Для ускорения самосборки коллоидных растворов, полученных путем смешивания раствора алкоголята и исходной суспензии, предпочтительно использовать нагревание от 25 до 145 С, в частности от 30 до 130 С, наиболее предпочтительно от 50 до 120 С. Гомогенность раствора алкоголята металла и/или коллоидного золя или геля можно улучшить с помощью ультразвуковой обработки. Инкапсуляция нерастворимых в воде частиц (молекул, тканей, клеток или организмов и т.д.) происходит в течение периода времени, варьирующего от нескольких секунд, в частности от 1 до 20 с, и вплоть до нескольких часов, например 2, 3 или 6 ч. Предпочтительно, чтобы время инкапсуляции составляло от 5 с до 6 ч, в частности от 5 с до 1 ч, наиболее предпочтительно от 10 с до 30 мин. Полученные капсулы могут быть оставлены в растворе в виде суспензии или выделены с помощью сушки. Последнее, в зависимости от применения, можно осуществить в виде сушки при давлении окружающей среды, вакуумной сушки, лиофилизации, сушки в потоке газа или распылительной сушки. Они могут быть специально выделены из любой смеси незахваченных компонентов путем повторной промывки растворителями с фильтрацией или без нее. Сушку коллоидов можно использовать для лучшего сохранения инкапсулированного материала. Сушку при более низких температурах или лиофилизацию можно использовать для неизмененного сохранения биологического вещества, инкапсулированного в оболочки из оксидов металлов. Полученные инкапсуляты можно хранить в различных условиях. Их можно, при желании, растворять почти сразу путем добавления водных растворов биологически совместимых лигандов, содержащих функциональные группы слабых кислот, предпочтительно при концентрации от 0,01 до 5,0 М, в частности от 0,01 до 2 М, наиболее предпочтительно от 0,05 до 1,0 М. Предпочтительными биологически совместимыми лигандами являются карбоксилатные или поликарбоксилатные лиганды, но также аминокарбоксилатные или гидроксилкарбоксилатные лиганды. Процесс растворения связан с высвобождением первоначально используемых модифицирующих лигандов, которые можно, таким образом, контролируемым образом доставлять в раствор с помощью этой методики. Макрокапсулы с размером от нескольких микрометров до вплоть до 3 мм могут быть раскрыты также физической обработкой, такой как механическая, ультразвуковая или световая (лазерная) обработка. Далее изобретение будет объяснено более подробно со ссылкой на ряд предпочтительных, но неограничивающих воплощений. Описание графических материалов На фиг. 1 представлена приблизительная схема, иллюстрирующая самосборку предварительно образованных мицелл (А) вокруг (микро-) гетерогенных объектов в водном растворе (Б). На фиг. 2 показано высвобождение инкапсулированного материала (А) посредством растворения оболочек из оксидов металлов с помощью биологически совместимых лигандов (Б). На фиг. 3 показана молекулярная структура молекул-предшественников алкоголята титана, модифицированного пеницилламином, изопропилата титана (А) и н-пропилата титана (Б). Описание предпочтительного воплощения изобретения Все химические вещества были приобретены у фирмы Aldrich и использовались в том виде, в котором были получены. Пример 1. Инкапсуляция 2,2 мкм полистироловых гранул в оболочках из гидратированных оксидов,полученных из химически модифицированного и предварительно гидролизованного предшественника. Исходный раствор предшественника получали путем растворения 2 мл Ti(OnPr)4 в 8 мл безводногоPrOH и последующего добавления 0,5 мл триэтаноламина. Затем добавляли 1 мл гидролизующего раствора, приготовленного путем смешивания 0,4 мл 0,1 М HNO3 с 1,6 мл nPrOH, при перемешивании к раствору модифицированного предшественника с получением органического золя. 1 мл этого золя быстро добавляли с помощью шприца к 5 мл суспензии микрогранул (Duke Scientific Corp., Palo Alto, CA, USA) в воде, перемешиваемой магнитной мешалкой в стеклянной колбе. Полученный в результате слегка мутный гидрозоль наливали в чашку Петри с получением слегка мутного геля в течение примерно 30 мин. Затем этот гель промывали водой несколько раз и сушили в печи в течение 1 ч. Оптическая микроскопия показала, что сферические частицы были покрыты оболочкой из гидратированного оксида (с толщиной стенки 100-250 нм) и дополнительно включены в агрегаты геля размером от десятков микрометров до примерно 1 мм. Покрытые частицы, обладающие специфическими оптическими свойствами (отражения и/или поглощения), с прозрачным слоем геля представляют особый интерес в солнцезащитных применениях. Пример 2. Инкапсуляция Arthrobacter chlorophenolicus A6G в оболочках из гидратированных оксидов, полученных из химически модифицированного и предварительно гидролизованного предшественника. Предварительно приготовленный органический золь, полученный в соответствии с примером 1(1 мл), добавляли к 10 мл суспензии бактерий Arthrobacter chlorophenolicus A6G в водном изотоническом растворе хлорида натрия. Полученный слегка мутный гидрозоль наливали в чашку Петри, и он превращался в слегка мутный монолитный гель в течение 30 мин. Затем этот гель несколько раз промывали изотоническим водным раствором NaCl. Оптическая микроскопия показала, что использованные микроорганизмы были покрыты оболочкой из гидратированного оксида (с толщиной стенки 100-250 нм) и дополнительно включены в агрегаты геля размером от десятков микрометров до примерно 1 мм. Пример 3. Высвобождение инкапсулированных бактерий и последующие тесты на жизнеспособность. Гелевый инкапсулят Arthrobacter chlorophenolicus A6G (примерно 1 г), полученный и охарактеризованный, как в примере 2, добавляли к цитратному буферному раствору с рН 6,00 и суммарной концентрацией 0,10 М (10 мл). Полного растворения с образованием прозрачной суспензии бактерий в приготовленной смеси растворителей достигали в течение 5 мин при осторожном перемешивании. Полученный раствор распределяли в чашки для культивирования, обеспечивающие возможность получения плотностей жизнеспособных микроорганизмов вплоть до 5105 КОЕ/мл, соответствующих показателю жизнеспособности 0,25 о/оо. Пример 4. Улучшение биологической совместимости инкапсулирующего материала посредством выбора лиганда. Исходный раствор предшественника получали путем растворения 4 мл Ti(OEt)4 в 6 мл безводногоEtOH и добавления 1,0 мл триэтаноламина. Затем добавляли 1 мл гидролизующего раствора, приготовленного путем смешивания 0,5 мл 0,5 М НМО 3 с 2,0 мл EtOH, с получением органического золя. 1 мл этого золя быстро добавляли с помощью шприца к 9 мл суспензии Arthrobacter chlorophenolicus A6G в водном изотоническом растворе хлорида натрия. Полученный слегка мутный гидрозоль наливали в чашку Петри, и он превращался в слегка мутный монолитный гель в течение 30 мин. Затем этот гель несколько раз промывали изотоническим водным раствором NaCl. Оптическая микроскопия показала, что использованные микроорганизмы были покрыты оболочкой из гидратированного оксида (с толщиной стенки 100-250 нм) и дополнительно включены в агрегаты геля размером от десятков микрометров до примерно 1 мм. Высвобождение инкапсулированных микроорганизмов в соответствии с примером 3 с последующим тестом на жизнеспособность выявило показатель жизнеспособности 6%. Пример 5. Тесты биологической совместимости инкапсуляции гидрозолем для различных микроорганизмов. Исходный раствор предшественника получали путем растворения 5 мл Ti(OEt)4 в 5 мл безводногоEtOH и добавления 1,5 мл триэтаноламина. Затем добавляли 1 мл гидролизующего раствора, приготовленного путем смешивания 0,5 мл 0,5 М HNO3 с 2,0 мл EtOH, с получением органического золя. 1 мл этого золя быстро добавляли с помощью шприца к 9 мл суспензии, содержащей либо бактерии Lactobacillus plantarum, либо дрожжи Pichia anomala в изотоническом водном растворе NaCl. Полученный слегка мутный гидрозоль наливали в чашку Петри, и он превращался в слегка мутный монолитный гель в течение 30 мин. Затем этот гель несколько раз промывали изотоническим водным раствором NaCl. Оптическая микроскопия показала, что использованные микроорганизмы были покрыты оболочкой из гидратированного оксида (с толщиной стенки 100-250 нм) и дополнительно включены в агрегаты геля размером от десятков микрометров до примерно 1 мм. Высвобождение инкапсулированных микроорганизмов в соответствии с примером 3 с последующим тестом на жизнеспособность выявило показатели жизнеспособности 73% для L plantarum и 100% для P. anomala. Пример 6. Инкапсуляция семян Arabidopsis в оболочках из гидратированных оксидов, полученных из химически модифицированного и предварительно гидролизованного предшественника. Исходный раствор предшественника получали путем растворения 4 мл Ti(OnPr)4 в 6 мл безводногоPrOH и добавления 2 мл триэтаноламина. Затем добавляли 2,5 мл гидролизующего раствора, приготовленного путем смешивания 0,5 мл 0,1 М HNO3 с 2,0 мл nPrOH, с образованием органического золя. 1 мл этого органического золя быстро добавляли с помощью шприца к 10 мл суспензии 0,05 г семян Arabidopsis в 8 мл дистиллированной воды. Полученный слегка мутный гидрозоль наливали в чашку Петри и сушили в печи в течение 1 ч. Семена были покрыты оболочками, имеющими толщину стенки примерно 1 мкм, при наблюдении в сканирующем электронном микроскопе (SEM). Оболочки были неоднородными,содержали трещины глубиной 0,5-0,8 мкм, образовавшиеся, очевидно, в результате сморщивания при сушке. Пример 7. Инкапсуляция семян Arabidopsis в оболочках из гидратированных оксидов, полученных из химически модифицированного и предварительно гидролизованного предшественника, и применение солевого раствора для избежания сморщивания. Исходный раствор предшественника получали путем растворения 4 мл Ti(OnPr)4 в 6 мл безводногоPrOH и добавления 2 мл триэтаноламина. Затем добавляли 2,5 мл гидролизующего раствора, приготовленного путем смешивания 0,5 мл 0,1 М HNO3 с 2,0 мл nPrOH, с образованием органического золя. 1 мл этого органического золя быстро добавляли с помощью шприца к 10 мл суспензии 0,05 г семян Arabidopsis в 8 мл изотонического раствора NaCl. Полученный слегка мутный гидрозоль наливали в чашку Петри и сушили в потоке сухого воздуха в течение 1 ч. Семена были покрыты однородными оболочками без трещин с толщиной стенки примерно 1 мкм при наблюдении в сканирующем электронном микроскопе(SEM). Пример 8. Применение противовоспалительных лекарственных средств в качестве совместно модифицирующих лигандов. Исходный золь предшественника получали путем растворения 2 мл Ti(OnPr)4 в 8 мл безводногоPrOH и добавления 0,9 мл триэтаноламина и 0,1 г ибупрофена или 0,1 г пеницилламина соответственно. Затем добавляли 1,0 мл гидролизующего раствора, приготовленного путем смешивания 0,5 мл 0,1 МHNO3 с 2,0 мл nPrOH, с образованием органического золя. 1 мл этого органического золя добавляли к 1 мл гранулированного мезопористого Al2O3 в 4 мл воды. Гидрозоль, а затем гидрогель образовывался при постоянном встряхивании смеси, которую затем сушили в печи. Гранулы были покрыты оболочками толщиной примерно 1 мкм. Перенос покрытых гранул обратно в воду не приводит к значительному немедленному высвобождению ибупрофена согласно УФ-измерениям. Ибупрофен высвобождается количественно при обработке цитратным буфером с рН 6,0. УФ-измерения при применении пеницилламина в качестве совместно модифицирующего лиганда показывают, что остаток пеницилламина в отсутствие поликарбоксилатных лигандов сохранялся в гелевой оболочке с такой же координационной организаци-6 018085 ей вокруг атома металла, как в исходном модифицированном алкоголяте. Пример 9. Получение гидрозоля оксида железа и его применение для инкапсуляции наночастиц оксида индия и олова. Исходный золь предшественника получали путем растворения 0,4 г этилата железа Fe5O(OEt)13 в 4 мл безводного этанола и последующего добавления при энергичном перемешивании 1 мл раствора, приготовленного путем смешивания 0,5 мл 0,1 М HNO3 с 5 мл EtOH. 2 мл полученного таким образом темного красновато-оранжевого золя добавляли к 8 мл дистиллированной воды. Полученный гидрозоль стабилен в течение нескольких суток при комнатной температуре. Наночастицы оксида индия и олова(30 нм в диаметре, поставляются MG-Consulting, Italy) 0,05 г диспергировали в полученном гидрозоле посредством кратковременной ультразвуковой обработки (баня 0,14 кВт, 3 мин). Суспензию наливали в чашку Петри и сушили в печи. Продукт состоит из агрегатов частиц, покрытых оксидными оболочками толщиной примерно 50-70 нм, по наблюдениям в SEM. Осаждение таких частиц на стеклах обеспечивает подход к солнцезащитным применениям. Пример 10. Получение прозрачного гидрозоля моногидрата триоксида молибдена из алкоголята молибдена, образованного из спирта, имеющего дополнительную донорную функциональную группу. Диоксо-2-метоксиэтоксид молибдена, MoO2(OC2H4OCH3)2, производное 2-метоксиэтанола, эфироалкоголят, 0,21 г, растворяли в 3 мл исходного спирта НОС 2 Н 4 ОСН 3. Этот раствор выливали в 5 мл дистиллированной воды. Прозрачный светло-голубой золь оставался однородным и прозрачным в течение 1 недели. В результате сушки этого золя в вакууме (0,1 мм рт.ст. (13,3 Па получили светло-голубой порошок, идентифицированный как МоО 3 Н 2 О на основании дифракции рентгеновских лучей на порошке. Золь обладал фотохромными свойствами: он становился интенсивно голубым при воздействии солнечного света и снова становился бесцветным после хранения в темноте в течение 0,5-2 ч. Осаждение такого золя на стеклах обеспечивает подход к фотохромным применениям. Ссылки 1. Zink J.I., Nishido F., Yamanaka S., Nishida C., Ellerby L., Dunn B.S., Valentine J.S., International Patent WO 93/04196, 4 March 1993; Avnir D., Braun S., Lev O., Ottolenghi M., Chem. Mater., 1994, 6, 1605. 2. Barbe C., Bartlett J., Kong L., Finnie K., Lin H.Q., Larkin M., Calleja S., Bush A., Calleja G., Adv. Mater., 2004, 16, 1959. 3. Bhatia R.В., Brinker С.J., Gupta A.K., Singh A.K., Chem. Mater., 2000, 12, 2434. 4. Coiffier A., Coradin Т., Roux C., Bouvet O.M.M., Livage J., J. Mater. Chem., 2001, 11, 2039. 5. Livage J., Coradin Т., Encapsulation of Enzymes, Antibodies and Bacteria in the Handbook of Sol-GelScience and Technology, Vol. 1, P. 485. 6. Schuleit M., Luisi P.L., Biotechnol. Bioeng., 2001, 72, 249. 7. Magdassi S., Avnir D., Seri-Levy A., Lapidot N., Sorek Y., Gans O., International Patent WO 00/09652,24 February 2000. 8. Ahn B.Y., Seok S.I., Baek I.C., Hong S.I., Chem. Commun., 2006, 189. 9. Yamamoto Т., European patent application 88102921.9, Date of filing 26.02.88. 10. Sanchez C., Livage J., Henry M., J. Non-Cryst. Solids, 1988, 100, 65. 11. Liu Z., Deng J., Li D., Anal. Chim. Acta, 2000, 407, 87. 12. Sakai H., Kanda Т., Shibata H., Ohkubo H., Abe M., J. Amer. Chem. Soc., 2006, 128, 4945. 13. Spijksma G., Licentiate Thesis, SLU, Sweden, 2005. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Способ получения гидрозоля одного или более чем одного оксида металла, включающий: 1) приготовление раствора одного или более чем одного алкоголята металла в спирте, смешивающемся с водой без разделения фаз; 2) смешивание раствора алкоголята металла со стадии (1) с водным растворителем в объемном или массовом соотношении с образованием однофазного коллоидного гидрозоля гидратированного оксида металла, при условии, что указанный гидрозоль не содержит поверхностно-активного агента. 2. Способ получения гидрозоля одного или более чем одного оксида металла, включающий: 1) приготовление раствора одного или более чем одного алкоголята металла в спирте, смешивающемся с водой без разделения фаз; 2) смешивание отмеренных объемов раствора со стадии (1) и водного растворителя, имеющего рН от 0 до 7, с образованием мицелл оксида металла в спирте, смешивающемся с водой без разделения фаз; 3) смешивание мицелл оксида металла в спирте, смешивающемся с водой без разделения фаз, со стадии (2), с водным растворителем в объемном или массовом соотношении с образованием однофазного коллоидного гидрозоля гидратированного оксида металла, при условии, что указанный гидрозоль не содержит поверхностно-активного агента. 3. Способ по п.1 или 2, где алкоголят металла выбран из алкоголята магния, алкоголята алюминия,алкоголята титана, алкоголята циркония, алкоголята ниобия, алкоголята молибдена. 4. Способ по любому из пп.1-3, где алкоголят металла выбран из метилата, этилата, н-пропилата,-7 018085 изопропилата, н-бутилата, амилата. 5. Способ по любому из пп.1-4, где один или более из одного или нескольких алкоголятов металлов содержат один или более чем один лиганд, отличный от алкоголята. 6. Способ по п.5, где указанный один или более чем один лиганд, отличный от алкоголята, выбран из алкокси- или алканоламинолиганда. 7. Способ по п.5 или 6, где лиганд, отличный от алкоголята, содержит электронодонорную группу. 8. Способ по п.7, где электронодонорная группа выбрана из алкокси, амино, имино, алкиламино,алканоламино. 9. Способ получения гидрогеля одного или более чем одного оксида металла, включающий хранение водного гидрозоля гидратированного оксида металла, полученного способом по любому из пп.1-8, в течение периода времени, достаточного для обеспечения перехода золь-гель. 10. Способ по п.9, включающий удаление воды и растворителя при переходе золь-гель. 11. Способ получения гидрогеля одного или более чем одного оксида металла, включающий обеспечение коллоидного гидрозоля гидратированного оксида металла, полученного способом по любому из пп.1-8, и хранение его в течение периода времени, достаточного для обеспечения перехода золь-гель. 12. Способ по п.11, включающий удаление воды и растворителя при переходе золь-гель. 13. Способ инкапсуляции нерастворимых в воде частиц, где частицы выбраны из живых или мертвых одноклеточных или многоклеточных организмов или органелл, таких как митохондрии, либо растительных, животных или человеческих тканей или клеток или их экстрактов, либо небиологических макромолекул или частиц, таких как частицы промышленных органических полимеров, частицы металла и частицы оксида металла, частицы халькогенида металла, частицы красителей, ароматизаторов, фунгицидов, инсектицидов, гербицидов и лекарственных средств, включающий диспергирование этих частиц в гидрозоле, полученном способом по любому из пп.1-8, и хранение этой суспензии в течение периода времени, достаточного для перехода золь-гель. 14. Способ инкапсуляции нерастворимых в воде частиц, где частицы выбраны из живых или мертвых одноклеточных или многоклеточных организмов или органелл, таких как митохондрии, либо растительных, животных или человеческих тканей или клеток или их экстрактов, либо небиологических макромолекул или частиц, таких как частицы промышленных органических полимеров, частицы металла и частицы оксида металла, частицы халькогенида металла, частицы красителей, ароматизаторов, фунгицидов, инсектицидов, гербицидов и лекарственных средств, в оксиде металла или в их смеси, включающий:a) приготовление раствора алкоголята металла из одного или нескольких алкоголятов металлов в спирте, смешивающемся с водой без разделения фаз;b) приготовление суспензии указанных частиц в водном растворителе;c) смешивание раствора со стадии а) и суспензии со стадии b) в объемном или массовом соотношении, пригодном для образования суспензии указанных частиц в однофазном коллоидном гидрозоле гидратированного оксида(ов) металла;d) хранение указанной суспензии частиц в коллоидном гидрозоле в течение периода времени, достаточного для обеспечения образования и самосборки мицелл оксида(ов) металла на частицах с тем, чтобы на частицах образовались оболочки из гидратированного оксида(ов) металла, где время хранения выбрано таким образом, чтобы обеспечить переход гидрозоля в гидрогель, при условии, что способ не включает использование поверхностно-активного агента. 15. Способ по п.14, включающий удаление воды и/или растворителя из продукта со стадии d) с образованием агрегатов нерастворимых в воде частиц в оболочках из гидратированного(ых) оксида(ов) металла. 16. Способ по п.14, включающий отделение частиц, заключенных в оболочки из гидратированного(ых) оксида(ов) металла, полученных на стадии d), от других компонентов. 17. Способ по любому из пп.14-16, в котором алкоголят металла выбран из метилата, этилата, нпропилата, изопропилата, н-бутилата, амилата. 18. Способ по любому из пп.14-17, в котором оксид металла выбран из оксида магния, оксида алюминия, оксида титана, оксида циркония, оксида ниобия, оксида молибдена. 19. Способ по любому из пп.14-18, в котором один или более из указанных алкоголятов металлов содержат один или более чем один лиганд, отличный от алкоголята. 20. Способ по п.19, в котором лиганд, отличный от алкоголята, содержит электронодонорную группу, выбранную из алкокси, амино, имино, алкиламино, алканоламино.