白い有機性 Nanotubes の大きい統合 - 遅リリース薬および健康食品のような Nanotubes の産業アプリケーションのための道を開くこと

カバーされるトピック

背景

概要

研究活動の背景そして歴史

研究活動の細部

研究活動のための将来の計画

背景

今まで、ずっと有機性 nanotubes の大量生産は多量の水溶媒が amphiphilic 分子からの自己組み立てられた有機性 nanotubes の統合のために必要とされたので、非常に困難技術的にです。

私達は従来の方法で使用される溶媒のより少しにより 1 第 1000 を使用する乾式法に必要な時間は少数の時間だけです nanotubes のための便利な大容量統合方法を開発し。

私達が開発した nanotubes がずっと今までカプセル化してが不可能である機能物質 (蛋白質、金属の nanoparticles、等) のカプセル封入を可能にするので 10 以上 nm、薬の遅いリリースへのアプリケーションおよび健康食品は期待されます。

概要

高度の産業科学技術 (AIST の各国用の協会の Nanoarchitectonics の研究所 (ディレクター、 Toshimi 清水) の高い軸比率の Nanostructure の製造のチーム; 大統領、 Hiroyuki 吉川町は) 最近親水性および疎水性一部分の総合された amphiphilic 分子設計し、内部の直径、外の直径の 70-500 nm の 40-200 nm のさまざまな有機性 nanotubes の統合のための技術を、および µm 開発しました長さに有機溶剤でそれらを自己組み立てることによって複数。 この方法は従来の方法によって使用される溶媒のより少しにより 1 第 1000 を必要としま有機性 nanotubes (図 1) の大量生産を可能にします。 カーボン nanotubes とは違って、有機性 nanotubes に水で優秀な分散性があり、蛋白質および核酸のような 10 nm 上ののゲストの物質を組み込むことができます。 有機性 nanotubes はカプセル封入の物質として商業基礎で現在作り出されるシクロデキストリンがすることができないほど大きい機能物質をカプセル化できます。 従って有機性 nanotubes は医学、健康および nanobio の技術のようなさまざまなフィールドにアプリケーションのために有望です。

この研究活動は 7 月 25-27 日からの Pacifico 横浜で保持された Orgatechno 2006 で表示されました。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z - 白い固体粉 (重量 = 有機性 nanotubes (中間の外の直径 = 80 nm、および中間の内部の直径成っている 100 g) = 60 nm) から、および (右) 私達が開発した nanotubes のスキャンの電子顕微鏡写真。

図 1. (残っている) 白い固体粉 (重量 = 有機性 nanotubes (中間の外の直径 = 80 nm、および中間の内部の直径成っている 100 g) = 60 nm) から、および (右) 私達が開発した nanotubes のスキャンの電子顕微鏡写真。

研究活動の背景そして歴史

炭素原子だけから成っているカーボン nanotubes の調査は研究、実用的な使用および大量生産眺めのアプリケーションのポイントから広く進みました。 一方では、外の直径が外の直径の nm の複数の 10 に 10 の多重層にされたカーボン nanotubes に類似している有機性 nanotubes がずっとあります。 石鹸の分子に類似した、有機性 nanotubes は水溶性 (親水性) およびオイル溶ける (疎水性) 一部分の amphiphilic 分子の自発のアセンブルによって形作られる空の円柱 nanostructures です。 アセンブルするこれは呼出されます 「自己アセンブリ」。と amphiphilic 分子の限られた種類だけ、リン脂質のような、糖脂質 nanotube の構造におよび peptidelipids、自己組み立てることができることが分られました。

有機性 nanotubes のサイズは通常長さが複数のたくさんの µm へ内部の直径の 10-200 nm、外の直径の 40-1000 nm、および複数、が amphiphilic 分子によって使用しましたです。 分子は分子の親水性のグループが各 bilayer の両方の表面に水 (図 2) と連絡するために方向づけられる円柱 bilayer の構造を形作ります。 複数の何百万の分子に安定した nanostructure の構造を形作るために化学結合なしで全く分子間の相互作用によって配列される看護兵はあります。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z - 有機性 nanotube の典型的な分子パッキングの実例。

図 2。 有機性 nanotube の典型的な分子パッキングの実例。

各々のオタマジャクシそっくりの amphiphilic 分子のヘッドは親水性のグループおよびテールが疎水性グループを明記することを明記します。

有機性 nanotubes の統合のための水に自己アセンブリ方法がずっとありますが、方法にに相当する有機性 nanotubes の重量多量の水が、 1000-10000 倍の、必要である不利な点があります。 なお、方法は最終的に nanotube の構造 (図 3) に変形する多くのステップおよび長い時間を必要とします。 従って nanotubes の 1 グラム上のの大量生産が実験室のレベルで困難であることが、今まで、考慮されました。

AIST は最後のディケイドにわたる nanotube の形成のための amphiphilic 分子のデザイン、統合および自己アセンブリの調査を進め、この作業に私達は有機性 nanotubes の大量生産に成功しました。 この作業は Evolutional 科学技術 (頂上) のプロジェクトのためのコア研究の一部として、日本科学技術代理店 (JST) の共同研究および AIST (2000-2005 年の FY で) 遂行され、解決の部分で科学技術 (SORST) のプロジェクト、 JST の契約の研究のための研究を方向づけました (2005-2007 年の FY で)。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z - 最初に球形アセンブリを、螺旋形アセンブリを通って形作る、 amphiphilic 分子集合体の形態学上の変形のメカニズム、そして最終的に水の nanotube そっくりの構造に終ってそれから行きます。

図 3。 最初に球形アセンブリを、螺旋形アセンブリを通って形作る、 amphiphilic 分子集合体の形態学上の変形のメカニズム、そして最終的に水の nanotube そっくりの構造に終ってそれから行きます。

研究活動の細部

食糧として使用することができるペプチッドおよび炭水化物のような安価で、安全な材料の親水性および疎水性部分を使用してこの作業では、私達はおよび nanotubes の形成のための総合された N グリコシドタイプの糖脂質そして peptidelipids 設計しました。 さらに、私達はまた食糧のために使用される、ない水溶媒を使用して安全な有機溶剤の脂質の自己アセンブリによって空のファイバーそっくりの有機性 nanotubes の統合に、成功しましたエタノールのような。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z - 有機溶剤で私達の amphiphilic 分子の自己アセンブリメカニズムを示す可能で図式的な図表

図 4。 有機溶剤で私達の amphiphilic 分子の自己アセンブリメカニズムを (ナノテクノロジーの研究所が引く) 示す可能で図式的な図表。

溶媒および nanotube 材料のよい溶媒である有機溶剤を使用することの室温の保存そして蒸発のような便利な処理によって、私達は溶媒の低の量従来の方法のために必要とされるそれの 1,000-10,000th よりの固体粉状の有機性 nanotubes の 1 つの kg に大量生産に成功しました。

、総合された amphiphilic 分子が非常に短い時間ことをの多量の nanotubes の生産に終って水の nanotubes のような多重ステップを経ないで 1 つのステップだけの nanotube アセンブリを、形作ることができることを図 4 は説明します。 私達は白い固体粉が内部の直径の 40-200 nm の有機性 nanotubes から成っていること、外の直径の 70-500 nm を、 µm 長さに伝達およびスキャンの電子顕微鏡 (図 5) を使用して複数確認し。

この作業では、私達はおよそ 10 の L の有機溶剤を使用して nanotubes の 1 つの kg に作り出しました (従来の方法は水の 20,000 の L を必要とします)。 なお、 nanotubes の準備で機能物質のカプセル封入を可能にして、従来の方法は数日にわたる真空乾燥プロセスを必要としますが、私達の有機溶剤方法は乾式法を数時間に達成すること容易にさせます。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z - スキャンの電子 - 固体粉状の州の白い有機性 nanotubes の顕微鏡の画像 (転送方式)。

図 5。 スキャンの電子 - 固体粉状の州の白い有機性 nanotubes の顕微鏡の画像 (転送方式)。

私達の有機性 nanotubes の特性、サイズおよび機能はカーボン nanotubes のそれらと異なって、以後実用的な使用のためのアプリケーション、研究開発および研究は日本から起きる作業として加速されます。 私達はこうして私達の nanotubes を 「有機性 Nanotube AIST と指名し」、私達の商標として登録されているべきこれに最近適用してしまいました。

「シクロデキストリン呼出される循環分子」と 6-8 のブドウ糖の分子の円形に接続しましたり、食糧、薬および世帯のずっと商品のようないろいろなフィールドで広く利用されています、構成されます。 疎水性ポケットのさまざまな有機性低分子量の混合物をカプセル化して、分子に不安定な物質の馬小屋の、薬および香りの化学薬品の遅いリリース作成でと水不溶解性の物質を溶けるようにすることで機能があります。

一方では、糖脂質の自己アセンブリによって形作られる有機性 nanotubes は水でよく分散させることができます。 なお、 nanotubes は 10 50 nm 水のそれらを分散させるためにスケールの物質、シクロデキストリンの分子によってできない例えば蛋白質、核酸、ウイルスおよび金属の nanoparticles をカプセル化できます。 実際には、内部の直径の 30-60 nm の有機性 nanotubes を使用して、私達は直径の 1-20 nm の金属の nanoparticles および図 6. に示すように直径 (ferritin) の 12 nm の球形蛋白質のカプセル封入に成功しました。

最近シクロデキストリンのカプセル封入機能を利用する製品は研究され、開発され、そのほとんどは商業基礎で既に作り出されてしまいました。 ただし、私達の nanotubes は、大きい分子の大量生産そしてカプセル封入を可能にして、カプセル封入機能の新しい材料として産業アプリケーションのために有望です。

AZoNano - A からナノテクノロジーの Z - 異なったサイズの金の nanoparticles をカプセル化する 30-50 nm の内部の直径が付いている nanotubes の伝達電子顕微鏡写真それぞれ。 (右) 12 nm の外の直径が付いている ferritin をカプセル化する 60 nm の内部の直径が付いている nanotube の伝達電子顕微鏡写真。

図 6. (残っていた中心) 異なったサイズの金の nanoparticles をカプセル化する 30-50 nm の内部の直径が付いている nanotubes の伝達電子顕微鏡写真それぞれ。 (右) 12 nm の外の直径が付いている ferritin をカプセル化する 60 nm の内部の直径が付いている nanotube の伝達電子顕微鏡写真。

研究活動のための将来の計画

以後、私達は吸着、カプセル封入の機能の新しい nanotube の容器または新しい有機性 nanotube のキャリアの眺めポイントからの有機性 nanotubes の開発を進め、 (1) 農業 (プリオン、遅リリース肥料、等の取り外し)、 (2) 食糧 (脂肪質の、機能ファイバー、等の排出)、 (3) 健康 (脱毛症、アレルゲンフィルター、等の防止)、 (4) 医療 (ウイルスのターゲット領域、 hemocatharsis、捕獲、インシュリンの管理、霧化、等のための薬剤の投射手段)、 (5) 環境 (金属微粒子、等の取り外し)、および (6) のフィールドにアプリケーションを考慮するリリースを遅らせることを計画します 女性および年配者のための健康食品の付加的に材料。

ソース: AIST

このソースのより多くの情報のために AIST を訪問して下さい

Tell Us What You Think

Do you have a review, update or anything you would like to add to this article?

Leave your feedback
Submit