空白有機 Nanotubes 大量綜合 - 鋪平道路 Nanotubes 的行業應用的例如緩釋醫學和健康食品的

包括的事宜

背景

概要

研究工作的背景和歷史記錄

研究工作詳細資料

研究工作的未來規劃

背景

直到現在,因為很多水溶劑為自被彙編的有機 nanotubes 綜合從兩性分子的分子的必要有機 nanotubes 的大量生產是非常困難的技術上。

我們開發了使用少於用於常規方法的第一千分之一這種溶劑 nanotubes 的一個方便質量綜合方法,并且為這個乾式法的需時是仅一些時數。

因為我們開發了的 nanotubes 啟用功能物質 (蛋白質、金屬 nanoparticles 等等) 的封閉大於 10 毫微米,無法直到現在濃縮,在緩釋的應用醫學和健康食品預計。

概要

Nanoarchitectonics 研究中心 (Toshimi 清水,主任) 的高軸向比例 Nanostructure 製造小組的先進的行業科學技術 (AIST 國家學院; Hiroyuki 芳川,總統) 最近設計了和與親水和疏水份額的被綜合的兩性分子的分子和開發了多種有機 nanotubes 綜合的一個技術 40-200 毫微米在內在直徑, 70-500 毫微米在外面直徑,和幾 µm 長度通過自彙編他們在有機溶液。 此方法需要少於常規方法使用的第一千分之一這種溶劑,啟用有機 nanotubes (圖 1) 的大量生產。 不同於碳 nanotubes,有機 nanotubes 有非常好的分散性在水中,并且可能在大小上合併客戶物質 10 毫微米,例如蛋白質和核酸。 有機 nanotubes 可能濃縮很大甚而的功能物質環糊精,當前商業上被生產作為封閉物質,不可能執行。 因而有機 nanotubes 為應用是有為的對多種域例如醫療,健康和 nanobio 技術。

此研究工作在 Orgatechno 2006 被顯示了被暫掛在 Pacifico 橫濱從 7月 25-27。

AZoNano - 納米技術 A 到 Z - 空白固定的粉末 (重量 = 包括有機 nanotubes (平均外面直徑 = 80 毫微米和平均內在直徑的 100 g) = 60 毫微米) 和 (正確) 我們開發了 nanotubes 的掃描電子顯微照片。

圖 1。

研究工作的背景和歷史記錄

關於碳 nanotubes 的研究,包括仅碳原子,從視圖應用點研究、實用的使用和大量生產廣泛地提前。 另一方面,有外面直徑類似於多個層狀碳 nanotubes 十於幾十倍在外面直徑的 nm 的有機 nanotubes。 類似於肥皂分子,有機 nanotubes 是自發聚集形成的空心圓柱形 nanostructures 與溶於水 (親水) 和可溶於油的 (疏水) 份額的兩性分子的分子。 聚集的這稱 「自集合」。 發現仅一种有限兩性分子的分子,例如磷脂,糖酯和 peptidelipids,可能自彙編到 nanotube 結構。

有機 nanotubes 的範圍通常是 10-200 毫微米在內在直徑, 40-1000 毫微米在外面直徑和數對長度幾數百 µm,雖然根據兩性分子的分子使用了。 分子形成圓柱形 bilayer 結構,分子親水組被安置對每 bilayer 兩表面用水 (圖 2) 接觸。 在幾個百萬分子是純粹地分子間的交往安排的勤務員沒有化工接合形成穩定的 nanostructure 結構。

AZoNano - 納米技術 A 到 Z - 一有機 nanotube 的典型的分子裝箱的例證。

圖 2。

每個像蝌蚪的兩性分子的分子題頭指示親水組和尾標指示疏水組。

有自集合方法在有機 nanotubes 綜合的水中,但是方法有很多水,與 1000-10000 倍相應有機 nanotubes 重量,是需要的缺點。 此外,方法需要許多步驟和很長時間終於變換成 nanotube 結構 (圖 3)。 因此,直到現在,考慮 1 克的大量生產 nanotubes 是困難的在實驗室級別。

AIST 在過去十年提前兩性分子的分子設計、綜合和自集合的研究 nanotube 形成的,并且在此工作我們在有機 nanotubes 的大量生產成功。 作為進化論的科學技術 (冠) 項目的,核心研究一部分此工作被執行了,日本科學技術機構 (JST) 的聯合研究和 AIST (在 FY 2000-2005),并且在解決方法的部分安置了科學技術 (SORST) 項目的, JST 合同研究研究 (在 FY 2005-2007)。

AZoNano - 納米技術 A 到 Z -,首先形成球狀集合的兩性分子的分子集合一個形態轉換結構,然後去通過螺線集合和終於造成像 nanotube 的結構在水中。

圖 3。

研究工作詳細資料

在此工作,使用耗費小和安全的材料的親水和疏水部分例如可以使用作為食物的糖類和肽,我們設計了和被綜合的 N 苷型的糖酯和 peptidelipids nanotubes 的形成的。 而且,我們在空心像纖維的有機 nanotubes 綜合成功由油脂的自集合在安全的有機溶液的,例如為食物也使用的對氨基苯甲酸二,但是不使用水溶劑。

AZoNano - 納米技術 A 到 Z - 顯示我們兩性分子的分子的自集合結構一張可能的簡圖在有機溶液

圖 4。

通過方便處理,例如室溫溶劑和使用是 nanotube 材料好溶劑的有機溶液保存和蒸發,我們在大量生產比為常規方法需要的 1,000-10,000th 成功 1 kg 與低相當數量的固定粉狀有機 nanotubes 溶劑那。

圖 4 說明被綜合的兩性分子的分子只可能形成在一個步驟的 nanotube 集合,无需經過像 nanotubes 的多個步驟在水中,造成很多 nanotubes 的生產在非常短的時間的。 我們確認空白固定的粉末包括有機 nanotubes 40-200 毫微米在內在直徑, 70-500 毫微米在外面直徑,和幾 µm 長度使用傳輸和掃描電子顯微鏡 (圖 5)。

在此工作,我們生產了 1 kg nanotubes 使用大約 10 升有機溶液 (常規方法需要 20,000 升水)。 此外,在 nanotubes 的準備啟用功能物質的封閉,常規方法需要真空烘乾進程在幾日,但是我們的有機溶液方法使這個乾式法容易在幾時數完成。

AZoNano - 納米技術 A 到 Z - 掃描電子顯微鏡圖像 (傳輸方式) 的在固定的粉狀狀態的空白有機 nanotubes。

圖 5。

我們的有機 nanotubes 的特性、範圍和功能是與那些碳 nanotubes 不同,并且此後他們的申請、研究與開發和研究對實用的使用將加速作為起源的工作於。 我們因而命名了我們的 nanotubes 「有機 Nanotube AIST」,并且我們最近申請作為我們的商標將登記的此。

循環分子,稱 「環糊精」,構成 6-8 個葡萄糖分子圓連接了,是用途廣泛在各種各樣的域,例如食物、醫學和房子擁有貨物。 濃縮在他們的疏水礦穴的多種有機低分子量的化合物,分子有功能在做不穩定的物質穩定,在緩釋醫學和芳香化學製品和在使水不溶性的物質可溶解。

另一方面,糖酯自集合形成的有機 nanotubes 在水中可以很好被分散。 此外, nanotubes 可能濃縮 10 50 nm 縮放比例物質,即蛋白質、核酸、病毒和金屬 nanoparticles,環糊精分子不能,分散他們在水中。 實際上,使用有機 nanotubes 30-60 毫微米在內在直徑,我們在金屬 nanoparticles 1-20 毫微米直徑和球狀蛋白質的封閉成功 12 毫微米直徑 (鐵蛋白) 如圖 6. 所顯示。

最近使用環糊精的封閉功能產品被研究了并且被開發了,并且很多商業上已經被生產了。 然而,我們的 nanotubes,啟用大分子的大量生產和封閉,為行業應用是有為的作為與封閉功能的新的材料。

AZoNano - 納米技術 A 到 Z - 傳輸 nanotubes 電子顯微照片與內在直徑的 30-50 毫微米,濃縮用不同的範圍的金 nanoparticles,分別。 (正確) 一 nanotube 的傳輸電子顯微照片與一條內在直徑的 60 毫微米,濃縮與一條外面直徑的鐵蛋白 12 毫微米。

圖 6。

研究工作的未來規劃

此後,我們計劃提前有機 nanotubes 的發展從觀點的新的 nanotube 容器或新的有機 nanotube 承運人以功能的吸附,封閉和緩釋,考慮應用對 (1) 農業 (刪除朊毒體、緩釋肥料等等), (2) 食物 (放電肥胖,功能纖維等等), (3) 健康 (預防脫髮症、變態反應原補白等等), (4) 衛生保健 (藥物送貨系統目標地區, hemocatharsis,獲取病毒,管理胰島素,霧化等等的), (5) 環境 (刪除金屬微粒物質等等) 和 (6) 健康食品的域 婦女和老人的附加材料。

來源: AIST

關於此來源的更多信息请請參觀 AIST

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

Last Update: 13. June 2013 09:15

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