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Síntese Maciça de Nanotubes Orgânico Branco - Pavimentando a Maneira Para Aplicações Industriais de Nanotubes Como Medicinas E Alimentos naturais da Lento-Liberação

Assuntos Cobertos

Fundo

Sumário

Fundo e História do Trabalho de Pesquisa

Detalhes de Trabalho de Pesquisa

Planos Futuros Para o Trabalho de Pesquisa

Fundo

Até aqui, a produção em massa de nanotubes orgânicos foi muito difícil tècnica, porque uma grande quantidade de solvente da água foi necessário para a síntese de nanotubes orgânicos auto-montados das moléculas amphiphilic.

Nós desenvolvemos um método conveniente da massa-síntese para nanotubes que usasse menos de um milésimo do solvente usado em métodos convencionais, e o tempo exigido para o processo de secagem é somente algumas horas.

Desde Que os nanotubes que nós desenvolvemos permitem a capsulagem das substâncias funcionais (proteínas, nanoparticles do metal, Etc.) maior de 10 nanômetro, que foram impossíveis de encapsular até aqui, aplicações à liberação lenta das medicinas e os alimentos naturais são esperados.

Sumário

A Equipe Alta da Fabricação de Nanostructure da Axial-Relação do Centro de Pesquisa de Nanoarchitectonics (Toshimi Shimizu, Director) do Instituto Nacional da Ciência e da Tecnologia Industriais Avançadas (AIST; Hiroyuki Yoshikawa, Presidente) tem projectado recentemente e moléculas amphiphilic sintetizadas com partes hidrófilas e hidrofóbicas, e tem desenvolvido uma técnica para a síntese de vários nanotubes orgânicos de 40-200 nanômetro no diâmetro interno, 70-500 nanômetro no diâmetro exterior, e diverso µm de comprimento auto-montando os em solventes orgânicos. Este método precisa menos de um milésimo do solvente usado por métodos convencionais, permitindo a produção em massa de nanotubes orgânicos (Figura 1). Ao Contrário dos nanotubes do carbono, os nanotubes orgânicos têm o dispersibility excelente na água, e podem incorporar substâncias do convidado sobre de 10 nanômetro em tamanho, como proteínas e ácidos nucleicos. Os nanotubes orgânicos podem encapsular mesmo as substâncias funcionais que são tão grandes que as ciclodextrinas, produzidas em uma base comercial como substâncias da capsulagem presentemente, não podem fazer. Assim os nanotubes orgânicos são prometedores para a aplicação aos vários campos tais como médico, a saúde, e as tecnologias do nanobio.

Este trabalho de pesquisa foi indicado em Orgatechno 2006 guardarado em Pacifico Yokohama desde os 25-27 de julho.

AZoNano - O A a Z da Nanotecnologia - pós contínuos Brancos (peso = 100 g) que consistem em nanotubes orgânicos (diâmetro exterior médio = 80 nanômetro, e diâmetro interno médio = 60 nanômetro), e (direito) uma micrografia de elétron da exploração dos nanotubes que nós desenvolvemos.

Figura 1.

Fundo e História do Trabalho de Pesquisa

Os Estudos nos nanotubes do carbono, que consistem somente em átomos de carbono, foram avançados extensivamente dos pontos de vista da pesquisa de aplicação, do uso prático, e da produção em massa. Por outro lado, houve os nanotubes orgânicos cujos os diâmetros exteriores são similares aos nanotubes múltiplo-mergulhados do carbono de dez a diversos dez do nanômetro no diâmetro exterior. Similar às moléculas do sabão, os nanotubes orgânicos são nanostructures cilíndricos ocos formados pela montagem espontânea de moléculas amphiphilic com umas partes (hidrofóbicas) solúveis em água (hidrófilo) e petróleo-solúveis. Isto que monta é chamado “auto-conjunto.” Encontrou-se que somente um tipo limitado de moléculas amphiphilic, tais como phospholipids, glycolipids, e peptidelipids, pode auto-montar em estruturas do nanotube.

Os tamanhos de nanotubes orgânicos são geralmente 10-200 nanômetro no diâmetro interno, 40-1000 nanômetro no diâmetro exterior, e diversos ao µm de diversas centenas de comprimento, embora segundo as moléculas amphiphilic usaram-se. As moléculas formam as estruturas cilíndricas do bilayer, em que os grupos hidrófilos das moléculas são orientados a ambas as superfícies de cada bilayer para contactar com água (Figura 2). Sobre diversas moléculas de milhões é a ordenança arranjada por interacções puramente intermolecular sem ligação química para formar estruturas estáveis do nanostructure.

AZoNano - O A a Z da Nanotecnologia - Uma ilustração da embalagem molecular típica de um nanotube orgânico.

Figura 2.

A cabeça de cada um girino-como a molécula amphiphilic indica que o grupo hidrófilo e a cauda indicam o grupo hidrofóbica.

Houve uns métodos do auto-conjunto na água para a síntese de nanotubes orgânicos, mas os métodos têm a desvantagem que uma grande quantidade de água, correspondendo a 1000-10000 vezes o peso dos nanotubes orgânicos, é necessário. Além Disso, os métodos exigem muitas etapas e uns muitos tempos para transformar finalmente em estruturas do nanotube (Figura 3). Assim, até aqui, considerou-se que a produção em massa sobre de 1 relvado dos nanotubes é difícil a nível do laboratório.

AIST avançou o estudo do projecto, da síntese, e do auto-conjunto de moléculas amphiphilic para a formação do nanotube ao longo da última década, e neste trabalho nós sucedemos na produção em massa de nanotubes orgânicos. Este trabalho foi realizado como parte da Pesquisa do Núcleo para o projecto Evolutivo da Ciência e da Tecnologia (CRISTA), a pesquisa comum da Agência de Ciência e de Tecnologia de Japão (JST) e AIST (no FY de 2000-2005), e na parte da Solução Orientou a Pesquisa para o projecto da Ciência e da Tecnologia (SORST), a pesquisa do contrato de JST (no FY de 2005-2007).

AZoNano - O A a Z da Nanotecnologia - Um mecanismo morfológico da transformação dos conjuntos moleculars amphiphilic, formando primeiramente os conjuntos esféricos, então indo através dos conjuntos helicoidais, e finalmente tendo por resultado nanotube-como estruturas na água.

Figura 3.

Detalhes de Trabalho de Pesquisa

Neste trabalho, usando as partes hidrófilas e hidrofóbicas de materiais baratos e seguros tais como os sacáridos e os peptides que podem ser usados como alimentos, nós projectamos e N-heterósido-Tipo sintetizado glycolipids e peptidelipids para a formação de nanotubes. Além Disso, nós sucedemos na síntese da cavidade fibra-como nanotubes orgânicos pelo auto-conjunto dos lipidos em solventes orgânicos seguros, tais como o álcool etílico que é usado igualmente para o alimento, mas a utilização de um solvente da água.

AZoNano - O A a Z da Nanotecnologia - Um diagrama esquemático possível que mostra um mecanismo do auto-conjunto de nossas moléculas amphiphilic em um solvente orgânico

Figura 4.

Pelo processamento conveniente, tal como a preservação da temperatura ambiente e a evaporação dos solventes, e de usar os solventes orgânicos que são bons solventes de materiais do nanotube, nós sucedemos em produzir em massa sobre 1 quilograma de nanotubes orgânicos contínuo-pulverulentos com as quantidades de solventes mais baixo do que 1,000-10,000th daquele necessário para métodos convencionais.

Figura 4 ilustra que as moléculas amphiphilic sintetizadas podem formar os conjuntos do nanotube em somente uma etapa, sem se submeter a etapas múltiplas como nanotubes na água, tendo por resultado a produção de uma grande quantidade de nanotubes muito em um curto período de tempo. Nós confirmamos que os pós contínuos brancos consistem em nanotubes orgânicos de 40-200 nanômetro no diâmetro interno, 70-500 nanômetro no diâmetro exterior, e diverso µm de comprimento que usa a transmissão e que faz a varredura de microscópios electrónicos (Figura 5).

Neste trabalho, nós produzimos sobre 1 quilograma dos nanotubes usando solventes orgânicos de aproximadamente 10 Litros (os métodos convencionais precisam 20.000 Litros da água). Além Disso, na preparação dos nanotubes permitindo a capsulagem de substâncias funcionais, os métodos convencionais precisam um processo da vácuo-secagem sobre diversos dias, mas nosso método do solvente orgânico faz o processo de secagem fácil realizar em diversas horas.

AZoNano - O A a Z da Nanotecnologia - Um elétron da exploração - imagem microscópica (modo de transmissão) dos nanotubes orgânicos brancos no estado pulverulento contínuo.

Figura 5.

As características, os tamanhos, e as funções de nossos nanotubes orgânicos são diferentes daquelas de nanotubes do carbono, e daqui por diante seus pedidos, investigação e desenvolvimento, e pesquisa para o uso prático serão acelerados como um trabalho que origina de. Nós nomeamos assim nossos nanotubes “o Nanotube Orgânico AIST,” e nós temo-nos aplicado recentemente para que este seja registrado como nossa marca registrada.

Moléculas Cíclicas, chamadas “ciclodextrina,” que são constituídas de 6-8 moléculas da glicose conectaram circular, foram amplamente utilizadas em uma variedade de campos, tais como o alimento, a medicina, e os bens da posse de casa. Encapsulando vários compostos orgânicos do baixo-molecular-peso em seus bolsos hidrofóbicas, as moléculas têm funções em fazer o estábulo instável das substâncias, na liberação lenta das medicinas e dos produtos químicos do aroma, e em fazer substâncias água-insolúveis solúveis.

por outro lado, os nanotubes orgânicos formados pelo auto-conjunto dos glycolipids podem bem ser dispersados na água. Além Disso, os nanotubes podem encapsular substâncias da escala 10-50-nm, por exemplo proteínas, ácidos nucleicos, vírus, e nanoparticles do metal, que as moléculas da ciclodextrina não podem, para dispersá-los na água. Realmente, usando nanotubes orgânicos de 30-60 nanômetro no diâmetro interno, nós sucedemos na capsulagem de nanoparticles do metal de 1-20 nanômetro no diâmetro e de proteínas esféricas de 12 nanômetro no diâmetro (ferritin) segundo as indicações de Figura 6.

Recentemente os produtos que utilizam funções da capsulagem da ciclodextrina têm sido pesquisados e desenvolvidos, e muitas delas têm sido produzidas já em uma base comercial. Contudo, nossos nanotubes, permitindo a produção em massa e a capsulagem de grandes moléculas, são prometedores para aplicações industriais como materiais novos com funções da capsulagem.

AZoNano - O A a Z da Nanotecnologia - micrografia de elétron da Transmissão dos nanotubes com os diâmetros internos de 30-50 nanômetro, encapsulando nanoparticles do ouro com tamanhos diferentes, respectivamente. (Direito) uma micrografia de elétron da transmissão de um nanotube com um diâmetro interno de 60 nanômetro, encapsulando o ferritin com um diâmetro exterior de 12 nanômetro.

Figura 6.

Planos Futuros Para o Trabalho de Pesquisa

Daqui Por Diante, nós planeamos avançar a revelação de nanotubes orgânicos do ponto de vista de recipientes novos do nanotube ou de portadores orgânicos novos do nanotube com a capacidade da adsorção, capsulagem, e retardar a liberação, considerando aplicações aos campos (1) da agricultura (a remoção dos prião, do estrume da lento-liberação, Etc.), (2) os alimentos (descarga de fibras gordas, funcionais, Etc.), a saúde (de 3) (prevenção da calvície, dos filtros do alérgeno, etc.), (4) os cuidados médicos (sistemas de entrega da droga para regiões do alvo, hemocatharsis, captura dos vírus, administração da insulina, atomização, etc.), (5) o ambiente (remoção de relativo à partícula ínfima metálicos, etc.), e (6) materiais aditivos do alimento natural para mulheres e as pessoas idosas.

Source: AIST

Para obter mais informações sobre desta fonte visite por favor AIST

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

Last Update: 13. June 2013 09:47

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