ウイルス捕捉・濃縮用の人工骨基材ナノフィルターの開発

开发用于病毒捕获和浓缩的人造骨纳米过滤器

• 批准号: 21F21723
• 负责人: 打越 哲郎
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-07-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21F21723/
• 关键词: ヒドロキシアパタイト; フィルター; ウイルス; 浄化; 静電; Nanofilter; Viral capture; Hydroxy apatite; Hydrothermal synthesis; EPD; Silicon carbide

ウイルスは、細菌と比べ1～2桁小さい20～300nmの大きさであり、目の細かなフィルターによる物理的捕捉は極めて困難である。しかし、ウイルスなどのナノサイズの物質を目詰まりせずに効果的に除去するセラミックフィルターの設計・製造には、原料の選択と加工方法が重要な課題であった。通例、ウイルスは汚染水や飛沫中で帯電しており、静電吸着効果を有するフィルターにより、効果的な補足・濃縮が可能である。この性質を利用し、通電電極上にウイルスを吸着させる機器が市販されているが、外部電源の確保が不可欠である。骨の構成成分であるヒドロキシアパタイト(HAp)は、六方晶の結晶構造を持ち、結晶のa面とc面にそれぞれ Ca2+ と PO43-イオンが多数存在するため、広いpH域でa面は正、c面は負に帯電する。また、合成プロセスの制御により、a面またはc面を選択的に優先成長できる。本研究では、HApの異方性帯電特性を利用し、結晶の優先配向面が制御された（a面が成長した）HAp針状粒子がセラミック多孔体上に担持された、電源フリーかつ熱処理による再利用が可能なセラミック静電フィルターの設計を目的とした。強度と機能を満たすフィルターの製造には、多くのプロセスパラメータの最適化が必要であったが、詳細な検討により、多孔質SiC基材の表面にHApをコーティングしたフィルターを作製に成功した。汚染水浄化フィルターとしての有効性の調査は、バクテリアおよびウイルスで汚染された液中から、それらの除去性能を調査することにより検証した。大腸菌の濾過試験では、濾液に検出可能な濃度の大腸菌が含まれていないことが、また、ヒトコロナウィルス229Eの濾過試験では、99.998%のウイルスが除去されたことが確認された。この結果から、HAp担持フィルターの汚染水浄化用途への適用可能性が示された。濾過試験はトロント大学との共同で行われた。

It is difficult to capture the bacteria and bacteria in the range of 20~300nm The design, production, selection and processing of raw materials are important issues for the removal of effects. In general, it is possible to add electricity and electrostatic adsorption to contaminated water droplets. This property is utilized, and the power supply on the electrode is absorbed by the machine. The external power supply is guaranteed. The composition of the crystal is composed of hexagonal crystals (HAp) and hexagonal crystals. The a-plane and c-plane of the crystals are mainly composed of Ca2 + and PO43-. The pH of the crystals is positive on the a-plane and negative on the c-plane. The first step is to increase the growth rate of the composite material. In this study, the anisotropic dielectric properties of HAp are utilized, the preferential alignment plane of crystals is controlled, and the needle-like particles of HAp are supported on the porous body. The power supply is removed, the heat treatment is performed, and the reuse is possible. The strength and function of the porous SiC substrate are optimized during the production process. Effective investigation of contaminated water and its removal performance Coliform filtration test, filtrate detection of possible concentrations of Coliform bacteria contained in the filter test, 99.998% of them were removed and confirmed. The results show that HAp supports the feasibility of pollution reduction applications. The university has a common practice of filtering.

项目成果

Development of synthetic bone-based nanofilters via electrophoretic deposition

通过电泳沉积开发合成骨基纳米过滤器

• 发表时间: 2022
• 作者: Eri Takahashi;Kevin Lemoine;Kazuhiro Yamamoto;Takanori Mimura;Yoshiyuki Inaguma;C.L. Hassam
• 通讯作者: C.L. Hassam

The 7th International Conference on the Characterization and Control of Interfaces for High Quality Advanced Materials (ICCCI2022)

第七届高质量先进材料界面表征与控制国际会议(ICCCI2022)

• 发表时间: 2022

Development of hydroxyapatite-on-SiC filters via electrophoretic deposition

通过电泳沉积开发碳化硅基羟基磷灰石过滤器

• 发表时间: 2022
• 作者: C.L. Hassam

Shape-stabilized phase change materials: Performance of simple physical blending synthesis and the potential of coconut based materials

• DOI: 10.1016/j.est.2022.104974
• 发表时间: 2022-08
• 期刊: Journal of Energy Storage
• 影响因子: 9.4
• 作者: Ahmad Rifqi Muchtar;Christopher L. Hassam;B. Srinivasan;D. Berthebaud;T. Mori;Nugroho Soelami;B. Yuliarto

Electrophoretic position for bone-based filters

骨基过滤器的电泳位置

• 发表时间: 2023
• 作者: Muchtar Ahmad Rifqi;Hassam Christopher L.;Srinivasan Bhuvanesh;Berthebaud David;Mori Takao;Soelami Nugroho;Yuliarto Brian;C.L. Hassam
• 通讯作者: C.L. Hassam