到現在為止，大規模生產的有機納米管已非常困難，在技術上，因為已經從兩親分子自組裝的有機納米管的合成需要大量的水溶劑。 我們已經開發出方便群眾，為碳納米管的合成方法，它使用小於千分之一的傳統方法中使用的溶劑，乾燥過程所需的時間只有幾個小時 。 碳納米管以來，我們已經開發啟用的功能性物質的封裝（如蛋白質，金屬納米粒子，等）大於10納米，封裝到現在為止，緩慢釋放的藥品和保健食品的應用預計已不可能。 簡介 高的軸向比率納米Nanoarchitectonics研究中心主任（Toshimi清水）國家先進工業科學和技術研究所（AIST的;吉川弘之，主席）的製作團隊新設計並合成具有親水性和疏水性基團的兩親分子， 並已經開發出一種不同的40-200納米，內徑，外徑70-500納米的有機納米管的合成技術，並在幾個微米長度在有機溶劑中的自組裝。 這種方法需要不到一千分之一按常規方法使用的溶劑，使有機納米管的大規模生產（圖1 ）。 不同於碳納米管，有機納米管具有優良的分散在水中，並可以將客人超過10納米大小的物質，如蛋白質和核酸， 。 有機納米管可以封裝功能的物質，即使是如此之大，環糊精，作為封裝的物質，目前的商業基礎上產生的，不能做的。 因此，應用到各個領域，如醫療，衛生，和納米生物技術的有機納米管是有希望的。 這項研究工作顯示在2006年Orgatechno年7月25日至27日在Pacifico橫濱舉行。  圖1（ 左）白色固體粉末（重量= 100克）組成的有機納米管（平均外徑為80納米，平均內徑為60納米），和（右）我們開發的碳納米管掃描電子顯微鏡。 研究工作的背景和歷史 碳納米管，只有碳原子組成的，研究得到了廣泛的先進應用研究，實際使用中，和大批量生產的觀點。 另一方面，也出現了類似十個多層次的碳納米管幾十納米，外徑外徑的有機納米管。 與肥皂分子，有機納米管是水溶性（親水性）和油溶性基團（疏水）兩親分子自發組裝形成中空的圓柱形納米結構 。 這種組裝是所謂的“自組裝”。人們已經發現，只有有限的兩親性分子，如磷脂，醣脂，peptidelipids，一種可以自我組裝成納米管結構 。 有機納米管的尺寸通常為10-200納米，內徑，外徑40-1000納米，和幾個至幾百微米的長度，雖然取決於所用的兩親分子 。 分子形成圓柱形雙層結構，其中的分子的親水基團，面向每一個雙層兩個表面與水接觸（圖2）。在數百萬分子排列有序，形成穩定的納米結構結構的化學鍵沒有純粹的分子間的相互作用。  圖2。 一個典型的有機納米管的分子包裝的例證。 每個蝌蚪狀的兩親性分子的負責人表示親水基團和尾巴表示疏水基團。 有機合成碳納米管在水中有自組裝方法，但方法的缺點是需要一個對應1000-10000倍的有機納米管的重量，大量的水， 。 此外，該方法需要很多步驟，很長一段時間，最終轉化成納米管結構（圖3）。因此，到現在為止，它已被認為超過1克的碳納米管的大規模生產是很難在實驗室水平 。 綜合研究所擁有先進的設計，合成，碳納米管在過去十年中形成的兩親分子自組裝研究，並在這項工作中，我們已經成功地在有機納米管的大規模生產。 開展這項工作作為核心研究的一部分科學和技術的演進項目（CREST），日本科學技術振興機構（JST）和AIST（2000-2005財政年度）的聯合研究，並在部分科學和技術（SORST）項目，JST合同的研究（2005-2007年財政年度）的解決方案為導向的研究 。  圖3。 一個兩親性分子組裝形態轉化的機制，首先形成球形集會，然後通過螺旋集會，並最終導致在水中像納米管的結構 。 研究工作的細節 在這項工作中，使用廉價和安全的材料，如糖 和肽可以作為食品使用的親水性和疏水性部分，我們設計和合成的N -糖苷型醣脂和碳納米管的形成peptidelipids 。 此外，我們已經成功地合成中空纖維樣通過安全的有機溶劑，如乙醇，也用於食品，但不使用水溶劑，血脂自組裝的有機納米管。  圖4。 一個可能的示意圖顯示了我們的兩親分子自組裝機制，在有機溶劑中（納米技術研究所得出）。 加工方便，室溫下保存和溶劑的蒸發，並利用碳納米管材料的良好溶劑，有機溶劑等，我們已經成功地低於溶劑的數額超過1公斤的固體粉末狀的有機納米管的大規模生產1,000-10,000次的，需要常規方法。 圖4說明了只有一步之合成的兩親分子形成納米管集會，沒有經歷多個步驟，如在水中的納米管，造成大量的碳納米管在很短的時間的生產。 我們已經證實，內徑，外徑70-500 nm，而在使用傳輸和掃描電子顯微鏡（圖5）的長度幾個微米，在40-200納米的有機納米管組成的白色固體粉末。 在這項工作中，我們已經產生超過1公斤的使用有機溶劑（約10升的傳統方法需要20000升水）的碳納米管。 此外，使封裝的功能性物質的納米管的製備，傳統的方法需要數天的真空乾燥過程，但我們的有機溶劑法，使乾燥過程中容易在幾個小時內完成。  圖5： 掃描電子顯微圖像的白色固體粉末狀態的有機納米管（傳輸模式 ）。 的特點，大小和我們的有機納米管的職能是不同的碳納米管，此後他們的應用，研究和開發，並使用實際使用的研究將加速作為一個源自工作 日本 。我們碳納米管因此，我們有一個名為“有機納米管AIST的，”我們最近這是我們的商標註冊申請 。 ，名為“環糊精”，這是6-8葡萄糖分子連接圓組成的環狀分子，已廣泛應用於多種領域，如食品，醫藥，日用品商品， 。 封裝各種有機低分子量化合物，在他們的疏水口袋，分子穩定在不穩定物質的功能，在緩慢釋放藥物和芳香化學品，和不溶於水的物質溶於。 另一方面，醣脂自組裝形成的有機納米管可以很好地分散在水中 。 此外，碳納米管可以封裝10 - 50納米尺度的物質，如蛋白質，核酸，病毒，和金屬納米粒子，環糊精分子，驅散他們在水中 。 其實，使用內徑在30-60納米的有機納米管，我們已經成功地在直徑12納米的球形蛋白質封裝在1-20納米的金屬納米粒子的直徑（鐵），如圖6所示。 最近利用環糊精的封裝功能的產品已經研製和開發，其中許多已經在商業基礎上產生的。 然而，我們的納米管，使大分子的大規模生產和封裝，是有前途的新材料與封裝功能的工業應用。  圖6（ 左邊和中間的）封裝與不同大小的納米金，內徑30-50納米的碳納米管的透射電子顯微。 （右）與內徑60納米的碳納米管的傳輸電子顯微鏡，封裝與外直徑12納米的鐵。 未來的研究工作計劃 今後，我們計劃的吸附能力，封裝，並緩慢釋放的有機納米管的發展，推進新的納米管的容器或新的有機納米管運營商的角度來看，考慮到各個領域的應用 （1）農業（去除朊病毒，緩慢釋放糞便等），（2）食物（脂肪，功能性纖維等的排放），（3）健康（預防脫髮，過敏原過濾器等），（4）醫療保健（給藥系統目標區域，hemocatharsis，捕獲的病毒，胰島素，霧化等），（5）環境（去除金屬微粒等），和（6）為婦女和老人的健康食品添加劑材料 。 |