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Synthèse Massive des Nanotubes Organiques Blancs - Préparer le Terrain Pour des Applications Industrielles des Nanotubes Tel les Médicaments Et les Nourritures biologiques À Émission Lente

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Mouvement Propre

Synthèse

Mouvement Propre et Histoire de Travail de Recherches

Détails de Travail de Recherches

Plans Futurs Pour le Travail de Recherches

Mouvement Propre

Jusqu'ici, la production en série des nanotubes organiques a été très difficile techniquement, parce qu'un grand nombre de solvant de l'eau a été nécessaire pour la synthèse des nanotubes organiques auto-assemblés des molécules amphiphilic.

Nous avons développé une méthode pratique de masse-synthèse pour des nanotubes qui utilise moins d'un millième du solvant utilisé dans des méthodes conventionnelles, et le temps nécessaire pour le procédé de séchage est seulement quelques heures.

Puisque les nanotubes que nous avons développés activent l'encapsulation des substances fonctionnelles (protéines, nanoparticles en métal, Etc.) plus en grande partie que 10 nanomètre, qui ont été impossibles à s'encapsuler jusqu'ici, des applications à l'à émission lente des médicaments et des nourritures biologiques sont prévus.

Synthèse

L'Équipe Élevée de Fabrication de Nanostructure d'Axial-Taux du Centre de Recherche de Nanoarchitectonics (Toshimi Shimizu, Directeur) de l'Institut National de la Science et Technologie Industrielle Avancée (AIST ; Hiroyuki Yoshikawa, Président) ont neuf conçu et les molécules amphiphilic synthétisées avec des parties hydrophiles et hydrophobes, et ont développé une technique pour la synthèse des nanotubes organiques variés de 40-200 nanomètre de diamètre le diamètre interne, 70-500 nanomètre en diamètre extérieur, et plusieurs µm dans la longueur auto-en les assemblant dans les solvants organiques. Cette méthode a besoin de moins d'un millième du solvant employé par des méthodes conventionnelles, activant la production en série des nanotubes organiques (le Schéma 1). À La Différence des nanotubes de carbone, les nanotubes organiques ont l'excellente dispersibilité dans l'eau, et peuvent comporter des substances d'invité de plus de 10 nanomètre dans la taille, comme des protéines et des acides nucléiques. Les nanotubes organiques peuvent encapsuler même les substances fonctionnelles qui sont si grandes que les cyclodextrines, produites sur une base commerciale comme substances d'encapsulation actuellement, ne puissent pas faire. Ainsi les nanotubes organiques sont prometteurs pour application aux zones variées telles que médical, la santé, et les technologies de nanobio.

Ce travail de recherches a été affiché dans Orgatechno 2006 retenu chez Pacifico Yokohama à partir des 25-27 juillet.

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie - poudres solides Blanches (grammage = 100 g) nanotubes organiques se composants (moyen diamètre extérieur = 80 nanomètre, et diamètre interne de moyen = 60 nanomètre), et (droit) un micrographe électronique de lecture des nanotubes que nous avons développés.

Le Schéma 1.

Mouvement Propre et Histoire de Travail de Recherches

Des Études sur les nanotubes de carbone, qui se composent seulement des atomes de carbone, ont été considérable avancées des points de vue de recherche d'application, utilisation pratique, et production de masse. D'autre part, il y a eu des nanotubes organiques dont les diamètres extérieurs sont assimilés aux nanotubes multiple-posés de carbone de dix à plusieurs dizaines de nanomètre en diamètre extérieur. Assimilé aux molécules de savon, les nanotubes organiques sont des nanostructures cylindrique creux constitués par se réunir spontané des molécules amphiphilic avec des parties (hydrophobes) solubles dans l'eau (hydrophile) et solubles dans l'huile. Ce qui se réunit est « en kit appelé. » On l'a constaté que seulement un genre limité de molécules amphiphilic, telles que des phospholipides, des glycolipides, et des peptidelipids, peut auto-assembler dans des structures de nanotube.

Les tailles des nanotubes organiques sont habituellement 10-200 nanomètre de diamètre le diamètre interne, 40-1000 nanomètre en diamètre extérieur, et plusieurs au µm de plusieurs centaines dans la longueur, bien que selon les molécules amphiphilic ont utilisé. Les molécules forment les structures cylindrique de bilayer, en lesquelles les groupes hydrophiles des molécules sont installés aux deux surfaces de chaque bilayer pour entrer en contact avec de l'eau (le Schéma 2). Au-dessus de plusieurs molécules de millions sont le planton disposé par des interactions purement intermoléculaires sans métallisation chimique pour former les structures stables de nanostructure.

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie - Une illustration de l'emballage moléculaire particulier d'un nanotube organique.

Le Schéma 2.

La tête de chaque molécule amphiphilic comme un têtard indique que le groupe hydrophile et l'arrière indique le groupe hydrophobe.

Il y a eu des méthodes en kit dans l'eau pour la synthèse des nanotubes organiques, mais les méthodes ont l'inconvénient qui un grand nombre d'eau, correspondant à 1000-10000 fois le grammage des nanotubes organiques, est nécessaire. En Outre, les méthodes ont besoin de beaucoup de phases et un long temps de transformer finalement en structures de nanotube (le Schéma 3). Ainsi, jusqu'ici, on l'a considéré que la production en série de plus de 1 gramme de nanotubes est difficile au niveau de laboratoire.

AIST a avancé l'étude du design, de la synthèse, et de l'en kit des molécules amphiphilic pour la formation de nanotube au cours de la dernière décennie, et à ce travail nous avons réussi à la production en série des nanotubes organiques. Ces travaux ont été menés à bien en tant qu'élément de la Recherche de Noyau pour le projet Évolutif de la Science et Technologie (le CREST), la recherche commune de l'Agence de la Science et Technologie du Japon (JST) et d'AIST (dans l'EXERCICE FINANCIER de 2000-2005), et dans la partie de la Recherche Installée par Solution pour le projet de la Science et Technologie (SORST), la recherche de contrat de JST (dans l'EXERCICE FINANCIER de 2005-2007).

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie - Un mécanisme morphologique de transformation des assemblages moléculaires amphiphilic, formant d'abord les assemblages sphériques, alors allant par les assemblages hélicoïdaux, et finalement ayant pour résultat les structures comme un nanotube dans l'eau.

Le Schéma 3.

Détails de Travail de Recherches

Dans ce travail, utilisant les parties hydrophiles et hydrophobes de matériaux peu coûteux et sûrs tels que les saccharides et les peptides qui peuvent être utilisés comme nourritures, nous avons conçu et les glycolipides et les peptidelipids De type n synthétisés pour la formation des nanotubes. D'ailleurs, nous avons réussi à la synthèse des nanotubes organiques comme une fibre creux par en kit des lipides dans les solvants organiques sûrs, tels que l'éthanol qui est également utilisé pour la nourriture, mais pas utilisant un solvant de l'eau.

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie - Un schéma de principe possible affichant un mécanisme en kit de nos molécules amphiphilic dans un solvant organique

Le Schéma 4.

Par le traitement pratique, tel que la conservation de température ambiante et l'évaporation des solvants, et d'utiliser les solvants organiques qui sont de bons solvants des matériaux de nanotube, nous avons réussi à fabriquer en série plus de 1 kilogramme de nanotubes organiques solide-pulvérulents avec les quantités de solvants plus bas que le 1,000-10,000th de cela requis pour des méthodes conventionnelles.

Le Schéma 4 montre que les molécules amphiphilic synthétisées peuvent former des assemblages de nanotube dans seulement une phase, sans subir des phases multiples comme des nanotubes dans l'eau, ayant pour résultat la production d'un grand nombre de nanotubes dans très une courte durée. Nous avons confirmé que les poudres solides blanches se composent des nanotubes organiques de 40-200 nanomètre de diamètre le diamètre interne, 70-500 nanomètre en diamètre extérieur, et plusieurs µm dans la longueur utilisant des microscopes électroniques de boîte de vitesses et de lecture (le Schéma 5).

Dans ce travail, nous avons produit plus de 1 kilogramme de nanotubes utilisant les solvants organiques d'approximativement 10 L (les méthodes conventionnelles ont besoin de 20.000 L de l'eau). En Outre, en préparation des nanotubes activant l'encapsulation des substances fonctionnelles, les méthodes conventionnelles ont besoin d'un procédé de dessiccation sous vide au-dessus de plusieurs jours, mais notre méthode de solvant organique rend le procédé de séchage facile à accomplir en plusieurs heures.

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie - Une image à microscope électronique de lecture (mode de boîte de vitesses) des nanotubes organiques blancs dans la condition pulvérulente solide.

Le Schéma 5.

Les caractéristiques, les tailles, et les fonctionnements de nos nanotubes organiques sont différents de ceux des nanotubes de carbone, et ultérieurement leurs demandes, recherche et développement, et recherche d'utilisation pratique seront accélérées comme travail provenant de. Nous avons ainsi nommé nos nanotubes « le Nanotube Organique AIST, » et nous avons récent sollicité ceci à enregistrer en tant que notre marque déposée.

Molécules Cycliques, « cyclodextrine appelée, » qui sont constituées de 6-8 molécules de glucose ont connecté circulairement, ont été très utilisées dans un grand choix de domaines, tels que la nourriture, le médicament, et les marchandises de ménage. Encapsulant les composés de faible poids moléculaire organiques variés dans leurs poches hydrophobes, les molécules ont des fonctionnements en effectuant la gamme de produits instable de substances, dans l'à émission lente des médicaments et des produits chimiques d'arome, et en rendant les substances insolubles dans l'eau solubles.

d'autre part, des nanotubes organiques constitués par en kit des glycolipides peuvent être bien dispersés dans l'eau. En Outre, les nanotubes peuvent encapsuler des substances de l'échelle 10-50-nm, par exemple protéines, acides nucléiques, virus, et nanoparticles en métal, que les molécules de cyclodextrine ne peuvent pas, pour les disperser dans l'eau. En Fait, utilisant des nanotubes organiques de 30-60 nanomètre de diamètre le diamètre interne, nous avons réussi à l'encapsulation des nanoparticles en métal de 1-20 nanomètre de diamètre et des protéines sphériques de 12 nanomètre de diamètre (ferritine) suivant les indications du Schéma 6.

Des produits employant des fonctionnements d'encapsulation de cyclodextrine ont été recherchés et Récent développés, et bon nombre d'entre eux ont été déjà produits sur une base commerciale. Cependant, nos nanotubes, activant la production en série et l'encapsulation de grandes molécules, sont prometteurs pour des applications industrielles en tant que matériaux neufs avec des fonctionnements d'encapsulation.

AZoNano - A à Z de Nanotechnologie - micrographes électroniques de Boîte De Vitesses des nanotubes avec des diamètres internes de 30-50 nanomètre, encapsulant des nanoparticles d'or avec différentes tailles, respectivement. (Droit) un micrographe électronique de boîte de vitesses d'un nanotube avec un diamètre interne de 60 nanomètre, encapsulant la ferritine avec un diamètre extérieur de 12 nanomètre.

Le Schéma 6.

Plans Futurs Pour le Travail de Recherches

Ultérieurement, nous planification pour avancer le développement des nanotubes organiques de la remarque de vue des récipients neufs de nanotube ou des porteurs organiques neufs de nanotube avec la capacité de l'adsorption, de l'encapsulation, et d'à émission lente, examinant des demandes aux zones (1) de l'agriculture (le démontage des prions, de l'engrais à émission lente, Etc.), (2) des nourritures (débit de graisse, des fibres fonctionnelles, Etc.), (3) de la santé (prévention d'alopécie, de filtres d'allergène, etc.), (4) des soins médicaux (systèmes de distribution de médicament pour des régions d'objectif, le hemocatharsis, capturer des virus, la gestion de l'insuline, la pulvérisation, etc.), (5) de l'environnement (démontage des substances particulaires métalliques, etc.), et (6) de la nourriture biologique matériaux additifs pour des femmes et les personnes âgées.

Source : AIST

Pour plus d'informations sur cette source visitez s'il vous plaît AIST

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

Last Update: 13. June 2013 09:23

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