Enorme Synthese Von Weißem Organischem Nanotubes - Wegbereitung Für Industrielle Anwendungen Von Nanotubes Wie Verzögert Abfallender Medizin Und Biokost

Themen Umfaßt

Hintergrund

Synopse

Hintergrund und Geschichte der Forschungs-Arbeit

Details der Forschungs-Arbeit

Zukunftspläne Für Forschungs-Arbeit

Hintergrund

Bis jetzt ist Großserienfertigung von organischen nanotubes technisch sehr schwierig gewesen, weil eine große Menge des Wasserlösungsmittels für die Synthese von selbst-zusammengebauten organischen nanotubes von den amphiphilen Molekülen benötigt worden ist.

Wir haben eine bequeme Massesynthese Methode für nanotubes entwickelt, die weniger als eine tausendste des Lösungsmittels verwendet, das in den herkömmlichen Methoden verwendet wird, und die Zeit, die für den trocknenden Prozess benötigt wird, ist nur einige Stunden.

Da die nanotubes, die wir uns entwickelt haben, die Einschalung von Funktions- Substanzen (Proteine, Metall-nanoparticles, Usw.) in großem Maße als aktivieren, werden 10 nm, die unmöglich, bis jetzt einzukapseln gewesen ist, Anwendungen auf dem verzögert abfallenden von Medizin und Biokost erwartet.

Synopse

Das Hohe Achsenverhältnis Nanostructure-Fälschungs-Team des Nanoarchitectonics-Forschungszentrums (Toshimi Shimizu, Direktor) des Nationalen Instituts von Hoch entwickeltem Industriellem Wissenschaft Und Technik (AIST; Hiroyuki Yoshikawa, Präsident) haben eben und synthetisierte amphiphile Moleküle mit den hydrophilen und hydrophoben Hälften konstruiert und haben eine Technik für die Synthese von verschiedenen organischen nanotubes von 40-200 nm in innerem Durchmesser, 70-500 nm im Außendurchmesser entwickelt, und einiges µm in der Länge, indem er sie in den organischen Lösungsmitteln selbst-zusammenbaute. Diese Methode benötigt weniger als ein tausendstes des Lösungsmittels, das durch herkömmliche Methoden verwendet wird und aktiviert Großserienfertigung von organischen nanotubes (Abbildung 1). Anders Als Kohlenstoff nanotubes haben organische nanotubes ausgezeichnete Zerstreubarkeit im Wasser und können Gastsubstanzen von über 10 nm, wie Proteinen und Nukleinsäuren an Größe enthalten. Die organischen nanotubes können sogar Funktionssubstanzen einkapseln, die so groß sind, dass die Cyclodextrine, gewerbsmäßig produziert als Einschalungssubstanzen zur Zeit, nicht tun können. So sind die organischen nanotubes für Anwendung zu den verschiedenen Bereichen wie medizinisches, Gesundheit und nanobio Technologien viel versprechend.

Diese Forschungsarbeit wurde in Orgatechno angezeigt 2006, das bei Pacifico Yokohama vom 25. bis 27. Juli angehalten wurde.

AZoNano - das A bis Z der Nanotechnologie - Weiße feste Pulver (Gewicht = 100 g) organischen nanotubes (Mittelaußendurchmesser = 80 nm und aus innerem Mitteldurchmesser bestehend = 60 nm) und (recht) ein ScannenElektronenmikroskopbild der nanotubes, die wir uns entwickelt haben.

Abbildung 1.

Hintergrund und Geschichte der Forschungs-Arbeit

Untersuchungen über Kohlenstoff nanotubes, die nur aus Kohlenstoffatomen bestehen, sind weitgehend von den Standpunkten von anwendungsorientierter Entwicklung, von praktischem Gebrauch und von Großserienfertigung vorangebracht worden. Andererseits hat es organische nanotubes gegeben, deren Außendurchmesser mehrfach-überlagerten Kohlenstoff nanotubes von zehn einigen zehn nm im Außendurchmesser ähnlich sind. Ähnlich Seifenmolekülen, sind die organischen nanotubes die hohlen zylinderförmigen nanostructures, die durch das spontane Zusammenbauen von amphiphilen Molekülen mit wasserlöslichen gebildet werden (hydrophil) und öllöslichen (hydrophoben) Hälften. Zusammenbauendes Dieses wird genannt „Selbstbau.“ Es ist gefunden worden, dass nur eine begrenzte Art amphiphile Moleküle, wie Phospholipide, Glykolipide und peptidelipids, in nanotube Zellen selbst-zusammenbauen kann.

Die Größen von organischen nanotubes sind normalerweise 10-200 nm im inneren Durchmesser, 40-1000 nm im Außendurchmesser und mehrere zu einige Hunderte µm in der Länge, obgleich abhängig von den amphiphilen Molekülen verwendeten. Die Moleküle bilden zylinderförmige bilayer Zellen, in denen die hydrophilen Gruppen der Moleküle beiden Oberflächen jedes bilayer orientiert werden, um mit Wasser in Kontakt zu bringen (Abbildung 2). Über einigen Millionenmolekülen sind der Pfleger, der durch lediglich intermolekulare Interaktionen ohne chemische Masseverbindung angeordnet wird, um stabile nanostructure Zellen zu bilden.

AZoNano - das A bis Z der Nanotechnologie - eine Abbildung der typischen molekularen Verpackung eines organischen nanotube.

Abbildung 2.

Der Kopf jedes Kaulquappe ähnlichen amphiphilen Moleküls zeigt an, dass die hydrophile Gruppe und das Heck die hydrophobe Gruppe anzeigt.

Es hat Selbstbaumethoden im Wasser für die Synthese von organischen nanotubes gegeben, aber die Methoden haben den Nachteil, der eine große Menge Wasser, entsprechend 1000-10000mal das Gewicht der organischen nanotubes, erforderlich ist. Außerdem benötigen die Methoden viele Schritte und eine lange Zeit, in nanotube Zellen schließlich umzuwandeln (Abbildung 3). So bis jetzt ist es betrachtet worden, dass die Großserienfertigung von über 1 Gramm nanotubes auf dem Laborniveau schwierig ist.

AIST hat die Studie der Auslegung, der Synthese und des Selbstbaus der amphiphilen Moleküle für nanotube Entstehung in den letzten zehn Jahren vorangebracht, und mit dieser Arbeit haben wir mit der Großserienfertigung von organischen nanotubes gefolgt. Diese Arbeit wurde als Teil der Kern-Forschung für Evolutional Projekt des Wissenschaft Und Technik (SCHEITEL), die gemeinsame Forschung der Japan-Wissenschaft Und Technik-Agentur (JST) und des AIST (im FY von 2000-2005) und im Teil der Lösung Orientierten Forschung für Projekt des Wissenschaft Und Technik (SORST), die Vertragsforschung von JST ausgeführt (im FY von 2005-2007).

AZoNano - das A bis Z der Nanotechnologie - eine morphologische Transformationsvorrichtung von amphiphilen molekularen Einheiten, kugelförmige Einheiten zuerst bildend und dann gehen durch schraubenartige Einheiten und schließlich mit dem Ergebnis der nanotube ähnlichen Zellen im Wasser.

Abbildung 3.

Details der Forschungs-Arbeit

In dieser Arbeit unter Verwendung der hydrophilen und hydrophoben Teile von billigen und sicheren Materialien wie Sacchariden und Peptide, die als Nahrungsmittel verwendet werden können, haben wir und synthetisierte N-Glykosid-Artige Glykolipide und peptidelipids für die Entstehung von nanotubes konstruiert. Außerdem haben wir mit der Synthese von hohlen Faser ähnlichen organischen nanotubes durch Selbstbau der Lipide in den sicheren organischen Lösungsmitteln, wie Äthanol, das auch für Nahrung verwendet wird, aber nicht unter Verwendung eines Wasserlösungsmittels gefolgt.

AZoNano - das A bis Z der Nanotechnologie - ein mögliches schematisches Diagramm, das eine Selbstbauvorrichtung unserer amphiphilen Moleküle in einem organischen Lösungsmittel zeigt

Abbildung 4.

Durch das bequeme Aufbereiten wie Raumtemperaturkonservierung und Verdampfung von Lösungsmitteln und von Anwendung von organischen Lösungsmitteln, die gute Lösungsmittel von nanotube Materialien sind, haben wir gefolgt, mit, über 1 Kilogramm fest-pulvrigen organischen nanotubes mit den Mengen von Lösungsmitteln in Serienfertigung herzustellen niedriger als 1,000-10,000. von dem, das für herkömmliche Methoden benötigt wird.

Abbildung 4 stellt dar, dass die synthetisierten amphiphilen Moleküle nanotube Einheiten in nur einem Schritt bilden können, ohne mehrfache Schritte wie nanotubes im Wasser durchzumachen, mit dem Ergebnis der Produktion einer großen Menge nanotubes in einer sehr kurzen Zeit. Wir haben, dass die weißen festen Pulver aus organischen nanotubes von 40-200 nm im inneren Durchmesser bestehen, 70-500 nm im Außendurchmesser bestätigt, und einiges µm in der Länge unter Verwendung der Übertragungs- und Scannenelektronenmikroskope (Abbildung 5).

In dieser Arbeit haben wir über 1 Kilogramm nanotubes unter Verwendung der organischen Lösungsmittel von ungefähr 10 L produziert (herkömmliche Methoden benötigen 20.000 L Wasser). Außerdem in der Vorbereitung von nanotubes, Einschalung von Funktionssubstanzen aktivierend, benötigen herkömmliche Methoden einen Vakuumtrocknungsprozeß in einigen Tagen, aber unsere Methode des organischen Lösungsmittels macht den trocknenden Prozess einfach, in einige Stunden durchzuführen.

AZoNano - das A bis Z der Nanotechnologie - ein elektronenmikroskopisches Bild des Scannens (Übertragungsmodus) von weißen organischen nanotubes im festen pulvrigen Zustand.

Abbildung 5.

Die Eigenschaften, die Größen und die Funktionen unserer organischen nanotubes sind zu denen von Kohlenstoff nanotubes unterschiedlich, und nachher werden ihre Anwendungen, Forschung und Entwicklung und Forschung für praktischen Gebrauch als Arbeit beschleunigt, die von entsteht. Wir haben folglich unsere nanotubes das „Organische Nanotube AIST benannt,“ und wir haben vor kurzem als beantragt unser eingetragenes Warenzeichen registriert zu werden dieses.

Die Zyklischen Moleküle, genannt „Cyclodextrin,“, die von 6-8 Glukosemolekülen, die Kreis- festgesetzt werden angeschlossen werden, in einer Vielzahl von Bereichen, wie Nahrung, Medizin und Haushaltswaren weit verbreitet gewesen sind. Verschiedene organische Mittel mit niedrigem Molekulargewicht in ihren hydrophoben Taschen Einkapselnd, haben die Moleküle Funktionen, wenn sie instabilen Substanzstall, im verzögert abfallenden von Medizin und von Aromachemikalien machen und wenn sie wasserunlösliche Substanzen löslich machen.

andererseits können die organischen nanotubes, die durch Selbstbau von Glykolipiden gebildet werden, im Wasser gut zerstreut werden. Außerdem können die nanotubes der Schuppe 10-50-nm, z.B. Proteine, Nukleinsäuren, Viren und Metall-nanoparticles einkapseln Substanzen, die Cyclodextrinmoleküle nicht können, um sie im Wasser zu zerstreuen. Wirklich unter Verwendung der organischen nanotubes von 30-60 nm im inneren Durchmesser, haben wir mit der Einschalung von Metall-nanoparticles von 1-20 nm im Durchmesser und von kugelförmigen Proteinen von 12 nm im Durchmesser (Ferritin) wie in Abbildung 6. gezeigt gefolgt.

Vor Kurzem sind die Produkte, die Einschalungsfunktionen des Cyclodextrins verwenden, erforscht worden und entwickelt worden, und viele von ihnen sind bereits gewerbsmäßig produziert worden. Jedoch sind unsere nanotubes, Großserienfertigung und Einschalung von großen Molekülen aktivierend, für industrielle Anwendungen als neue Materialien mit Einschalungsfunktionen viel versprechend.

AZoNano - das A bis Z der Nanotechnologie - ÜbertragungsElektronenmikroskopbilder von nanotubes mit den inneren Durchmessern von 30-50 nm, Gold-nanoparticles mit verschiedenen Größen einkapselnd, beziehungsweise. (Recht) ein ÜbertragungsElektronenmikroskopbild eines nanotube mit einem inneren Durchmesser von 60 nm, Ferritin mit einem Außendurchmesser von 12 nm einkapselnd.

Abbildung 6.

Zukunftspläne Für Forschungs-Arbeit

Nachher planen betrachten wir, die Entwicklung von organischen nanotubes vom Standpunkt von neuen nanotube Behältnissen oder von neuen organischen nanotube Transportunternehmern mit der Fähigkeit der Aufnahme, der Einschalung und des verzögert abfallenden voranzubringen und Anwendungen zu den Bereichen (1) der Landwirtschaft (der Ausbau von Prion, von verzögert abfallendem Düngemittel, von Usw.), (2) der Nahrungsmittel (Einleitung von fetten, Funktionsfasern, von Usw.), (3) der Gesundheit (Verhinderung der Alopezie, der Allergenfilter, des usw.), (4) der medizinischen Behandlung (Medikamentenverabreichungsanlagen für Zielregionen, hemocatharsis, das Erfassen von Viren, Verwaltung des Insulins, Atomisierung, usw.), (5) der Umgebung (Ausbau von metallischen Partikeln, von usw.) und (6) der Biokost additive Materialien für Frauen und die älteren Personen.

Quelle: AIST

Zu mehr Information über diese Quelle besuchen Sie bitte AIST

Date Added: Aug 10, 2006 | Updated: Jun 11, 2013

Last Update: 13. June 2013 09:26

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