There is 1 related live offer.

Save 25% on magneTherm

Massieve Synthese Van Witte Organische Nanotubes die - de Weg Voor Industriële Toepassingen Van Nanotubes Zoals Slow-Release Geneesmiddelen En Voedsel van de Gezondheid Banen

Besproken Onderwerpen

Achtergrond

Synopsis

Achtergrond en Geschiedenis van Onderzoekswerk

Details van Onderzoekswerk

Toekomstige Plannen Voor Onderzoekswerk

Achtergrond

Tot nu toe, is de massapproductie van organische nanotubes technisch zeer moeilijk geweest, omdat een hoop van wateroplosmiddel voor de synthese van zelf-geassembleerde organische nanotubes van amphiphilic molecules is vereist.

Wij hebben geschikte een massa-synthese methode voor nanotubes ontwikkeld die minder dan één die duizendste van het oplosmiddel gebruikt in conventionele die methodes wordt gebruikt, en de tijd voor het het drogen proces wordt vereist is slechts een paar uren.

Aangezien nanotubes die wij ons de inkapseling van functionele substanties (proteïnen, metaal nanoparticles, enz.) hebben ontwikkeld groter dan toelaten worden 10 NM, die onmogelijk om, toepassingen aan de langzame versie van geneesmiddelen zijn geweest tot nu toe in te kapselen en gezondheidsvoedsel verwacht.

Synopsis

De Hoge as-Verhouding het Team van de Vervaardiging van Nanostructure van het Onderzoekscentrum Nanoarchitectonics (Toshimi Shimizu, Directeur) van het Nationale Instituut van Geavanceerde Industriële Wetenschap en Technologie (AIST; Hiroyuki Yoshikawa, Voorzitter heeft) onlangs amphiphilic molecules met hydrofiele en hydrophobic delen, en heeft ontwikkeld een techniek voor de synthese van diverse organische nanotubes van 40-200 NM in binnendiameter, 70-500 NM in buitendiameter, en verscheidene µm in lengte door hen in organische oplosmiddelen zelf-te assembleren ontworpen en samengesteld. Deze methode vergt minder dan één die duizendste van het oplosmiddel door conventionele methodes wordt gebruikt, toelatend massapproductie van organische nanotubes (Figuur 1). In Tegenstelling Tot koolstof nanotubes, hebben organische nanotubes uitstekende verspreidbaarheid in water, en kunnen gastsubstanties van meer dan 10 NM in grootte, zoals proteïnen en nucleic zuren opnemen. Organische nanotubes kunnen zelfs functionele die substanties inkapselen die zo groot zijn dat cyclodextrienen, op een commerciële basis als inkapselingssubstanties momenteel worden de geproduceerd, niet kunnen doen. Aldus zijn organische nanotubes belovend voor toepassing aan diverse gebieden zoals medisch, gezondheid, en nanobiotechnologieën.

Dit onderzoekswerk werd getoond in Orgatechno 2006 gehouden in Pacifico Yokohama vanaf 25-27 Juli.

AZoNano - A aan Z van Nanotechnologie - Wit stevig poeder die (gewicht = 100 g) uit organische nanotubes (beteken buitendiameter = 80 NM, en beteken binnendiameter = 60 NM) bestaan, en (juist) een micrograaf van het aftastenelektron van nanotubes die wij ons hebben ontwikkeld.

Figuur 1.

Achtergrond en Geschiedenis van Onderzoekswerk

De Studies over koolstof nanotubes, die uit slechts koolstofatomen bestaan, zijn uitgebreid vooruitgegaan van de meningspunten van toepassingsonderzoek, praktisch gebruik, en massaproduktie. Anderzijds, zijn er organische nanotubes geweest de waarvan buitendiameters aan veelvoudig-gelaagde koolstof nanotubes van tien aan verscheidene tientallen van NM in buitendiameter gelijkaardig zijn. Gelijkaardig aan zeepmolecules, zijn organische nanotubes holle cilindrische die nanostructures door spontane van amphiphilic molecules met in water oplosbare (hydrofiel) wordt gevormd en in olie oplosbare (hydrophobic) delen te assembleren. Dit het assembleren wordt genoemd „zelf-assemblage.“ Men heeft geconstateerd dat slechts een beperkt soort amphiphilic molecules, zoals phospholipids, glycolipids, en peptidelipids, in nanotubestructuren kan zelf-assembleren.

De grootte van organische nanotubes is gewoonlijk 10-200 NM in binnendiameter, 40-1000 NM in buitendiameter, en verscheidene aan verscheidene honderden µm in lengte, hoewel afhankelijk van de amphiphilic gebruikte molecules. De molecules vormen cilindrische bilayerstructuren, waarin de hydrofiele groepen de molecules aan beide oppervlakten van elke bilayer aan contact met water georiënteerd zijn (Figuur 2). Meer Dan verscheidene miljoenen dat molecules ordelijk zijn door zuiver intermoleculaire interactie zonder het chemische plakken worden de geschikt stabiele nanostructurestructuren te vormen.

AZoNano - A aan Z van Nanotechnologie - een illustratie van typische moleculaire verpakking van een organische nanotube.

Figuur 2.

Het hoofd van elke kikkervisje-als amphiphilic molecule wijst op de hydrofiele groep en de staart wijst op de hydrophobic groep.

Er zijn zelf-assemblagemethodes in water voor de synthese van organische nanotubes geweest, maar de methodes hebben het nadeel dat een hoop die van water, aan 1000-10000 beantwoorden keer het gewicht organische nanotubes, nodig is. Voorts vereisen de methodes vele stappen en oud om definitief in nanotubestructuren (Figuur 3) om te zetten. Aldus, tot nu toe, heeft men overwogen dat de massapproductie van meer dan 1 gram nanotubes op het laboratoriumniveau moeilijk is.

AIST heeft de studie van het ontwerp, de synthese, en de zelf-assemblage van amphiphilic molecules voor nanotubevorming tijdens het laatste decennium, en in dit werk vooruitgegaan dat wij in de massapproductie van organische nanotubes zijn geslaagd. Dit werk werd uitgevoerd als deel van het Onderzoek van de Kern voor het Evolutieproject van de Wetenschap en van de Technologie (CREST), het gezamenlijke onderzoek van het Agentschap van de Wetenschap en van de Technologie van Japan (JST) en AIST (in FY van 2000-2005), en naar het deel van het Oplossing Georiënteerde Onderzoek het project voor van de Wetenschap en van de Technologie (SORST), het contractonderzoek van JST (in FY van 2005-2007).

AZoNano - A aan Z van Nanotechnologie - een morfologisch transformatiemechanisme die van amphiphilic moleculaire assemblage, eerst sferische assemblage vormen, dan door spiraalvormige assemblage gaan, en definitief in nanotube-als structuren in water resulteren.

Figuur 3.

Details van Onderzoekswerk

In dit werk, die de hydrofiele en hydrophobic delen van goedkope en veilige materialen zoals sachariden en peptides gebruiken die als voedsel kunnen worden gebruikt, hebben wij n-glycoside-Type glycolipids en peptidelipids voor de vorming van nanotubes ontworpen en samengesteld. Voorts zijn wij in de synthese van holle vezel-als organische nanotubes door zelf-assemblage van de lipiden in veilige organische oplosmiddelen, zoals ethylalcohol geslaagd die ook voor voedsel, maar het gebruiken van geen wateroplosmiddel wordt gebruikt.

AZoNano - A aan Z van Nanotechnologie - een mogelijk schematisch diagram die een zelf-assemblagemechanisme van onze amphiphilic molecules in een organisch oplosmiddel tonen

Figuur 4.

Door geschikte verwerking, zoals ruimte-temperatuur behoud en verdamping van oplosmiddelen, en het gebruiken van organische oplosmiddelen die goede oplosmiddelen van nanotubematerialen zijn, zijn wij in het in massa produceren van meer dan 1 kg stevig-poederachtige organische nanotubes met de hoeveelheden oplosmiddelen lager dan 1,000-10,000th van dat nodig voor conventionele methodes geslaagd.

Figuur 4 illustreert dat de samengestelde amphiphilic molecules nanotube assemblage in slechts één stap kunnen vormen, zonder veelvoudige stappen zoals nanotubes in water te ondergaan, resulterend in de productie van een hoop nanotubes in een zeer korte tijd. Wij hebben dat het witte stevige poeder uit organische nanotubes van 40-200 NM in binnendiameter bestaat, 70-500 NM in buitendiameter bevestigd, en verscheidene µm in lengte gebruikend transmissie en aftastend elektronenmicroscopen (Figuur 5).

In dit werk, hebben wij meer dan 1 kg nanotubes gebruikend organische oplosmiddelen van ongeveer 10 L veroorzaakt (conventionele methodesbehoefte 20.000 L van water). Voorts in voorbereiding van nanotubes die inkapseling van functionele substanties toelaten, vergen de conventionele methodes een vacuümdrogenprocédé over verscheidene dagen, maar onze organisch oplosmiddelmethode maakt het het drogen proces gemakkelijk om in verscheidene uren te verwezenlijken.

AZoNano - A aan Z van Nanotechnologie - een aftastenbeeld met elektronenmicroscoop (transmissiewijze) van witte organische nanotubes in de stevige poederachtige staat.

Figuur 5.

De kenmerken, de grootte, en de functies van onze organische nanotubes zijn verschillend van die van koolstof nanotubes, en hierna hun toepassingen, onderzoek en ontwikkeling, en het onderzoek voor praktisch gebruik zal als werk uit worden versneld. Wij hebben zo onze nanotubes „Organische Nanotube AIST,“ genoemd en wij hebben onlangs dit aangevraagd dat als ons handelsmerk moet worden geregistreerd.

De Cyclische molecules, genoemd „cyclodextrien,“ die van 6-8 in een cirkel verbonden glucosemolecules worden gevormd zijn, wijd gebruikt op een verscheidenheid van gebieden, zoals voedsel, geneeskunde, en de goederen van de huisgreep. Inkapselend diverse organische low-molecular-weight samenstellingen in hun hydrophobic zakken, hebben de molecules functies in het maken van onstabiele substantiesstal, in de langzame versie van geneesmiddelen en aromachemische producten, en in het maken van niet in water oplosbare substanties oplosbaar.

anderzijds, kunnen organische die nanotubes door zelf-assemblage van glycolipids wordt gevormd goed in water worden verspreid. Voorts kunnen nanotubes 1050nm schaalsubstanties, b.v. proteïnen, nucleic zuren inkapselen, virussen, en metaal nanoparticles, welke cyclodextrienmolecules niet, hen in water kunnen verspreiden. Eigenlijk, gebruikend organische nanotubes van 30-60 NM in binnendiameter, zijn wij in de inkapseling van metaal nanoparticles van 1-20 NM in diameter en sferische proteïnen van 12 NM in diameter (ferritin) zoals aangetoond in Figuur 6 geslaagd.

Onlangs zijn de producten die inkapselingsfuncties van cyclodextrien gebruiken onderzocht en ontwikkeld, en veel van hen zijn reeds geproduceerd op een commerciële basis. Nochtans, zijn onze nanotubes, die massapproductie en inkapseling van grote molecules toelaten, belovend voor industriële toepassingen als nieuwe materialen met inkapselingsfuncties.

AZoNano - A aan Z van Nanotechnologie - het elektronenmicrografen van de Transmissie van nanotubes met binnendiameters die van 30-50 NM, goud nanoparticles met verschillende grootte inkapselen, respectievelijk. (Juist) een micrograaf van het transmissieelektron van een nanotube met een binnendiameter die van 60 NM, ferritin met een buitendiameter van 12 NM inkapselen.

Figuur 6.

Toekomstige Plannen Voor Onderzoekswerk

Hierna, zijn wij van plan om de ontwikkeling van organische nanotubes van het meningspunt van nieuwe nanotubecontainers of nieuwe organische nanotubecarriers met het vermogen van adsorptie, inkapseling vooruit te gaan, en versie te vertragen, overwegend toepassingen aan gebieden van (1) landbouw (de verwijdering van prions, slow-release mest, enz.), (2) voedsel (lossing van vet, functionele vezels, enz.), (3) gezondheid (preventie van alopecia, allergeenfilters, enz.), (4) medische behandeling (de systemen van de druglevering voor doelgebieden, hemocatharsis, het vangen van virussen, beleid van insuline, atomisering, enz.), (5) milieu (verwijdering van metaalparticulates, enz.), en (6) natuurlijke voeding bijkomende materialen voor vrouwen en de bejaarden.

Bron: AIST

Voor meer informatie over deze bron te bezoeken gelieve AIST

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

Last Update: 13. June 2013 09:19

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