ウィルスや環境負荷物質の高速高選択濃縮を可能とする高特性鉄ナノ粒子磁性ビーズ開発

开发高性能铁纳米颗粒磁珠，可高速、高选择性地浓缩病毒和环境有害物质

• 批准号: 21H03628
• 负责人: 高橋 英志
• 金额: $ 10.9万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03628/
• 关键词: 鉄ナノ粒子; 水溶液中合成; 錯体構造制御; 磁性ビーズ; ウイルス; ウィルス

本研究では、生体材料向けに表面が清浄であり、無機被膜等により耐試薬性・耐腐食性を有し、抗体等付着と高分散性のために表面の特性制御(官能基や電位など)がなされた金属鉄ナノ粒子を開発する事で、ウィルスや環境負荷物質の高速高選択濃縮を可能とする高特性鉄ナノ粒子磁気ビーズ開発することを目的とする。水溶液中において鉄錯体が難還元性の酸化物や水酸化物を形成せずに安定に存在しつつ還元剤で還元可能な条件を、錯生成定数を用いた計算予測とESI-TOF-MS等の機器分析を用いて予測する。表面の汚染は、反応場となる水溶液中の電位を水素ガス飽和条件と合成される鉄ナノ粒子の電気二重層／表面官能基制御により抑制する。表面官能基制御による均質被膜形成を通じて耐腐食性及び耐試薬性を付与し、その上で、目的とするウィルス等を選択的に付着可能な抗体や官能基を付与する。これらを総合的に行う事で、ウィルスや環境負荷物質の高速・高選択濃縮を可能とする高特性鉄ナノ粒子磁気ビーズを開発する。研究期間内に4stepの研究開発を相互補完的に行い、目的を達成するために必須な要素を明らかにする事で、本研究の目的を達成する。2022年度は、表面官能基制御による耐試薬性・耐腐食性のためのSi等無機被膜形成技術開発を開始した。金属鉄ナノ粒子の表面は徐々に酸化される。高い特性を保持した材料化のためには、この腐食反応を抑制しつつ、抗体等の付与を可能とする制御技術の開発が必要となる。そこで、金属鉄ナノ粒子表面に被膜の足場となる官能基を付着可能な表面電位制御と官能基制御を試み、更に、独立分散粒子化することを目的にアミロペクチンによる保護法の開発とその安定な除去機構を開発した。その上で、水中に於いて無機被膜を形成する技術を開発した。

In this study, the biological materials are characterized by surface cleanliness, inorganic coating, etc., test resistance, corrosion resistance, antibody, etc., high dispersibility, surface property control (functional group and potential), metal iron particle development, high speed and high concentration of environmental load substances, high characteristic iron particle magnetic development, etc. In aqueous solutions, iron complexes are difficult to reduce, acidified compounds are stable, and the conditions for the reduction of iron complexes are calculated. ESI-TOF-MS is used for machine analysis. Surface contamination, reaction field, potential saturation conditions in aqueous solution, synthesis of iron particles, electrical double layer/surface functional group control Surface functional groups control the formation of a homogeneous coating through the application of corrosion resistance and test resistance, and the selection of functional groups such as antibodies The high speed and high concentration of environmental load substances and the development of magnetic properties of iron particles are possible in this integrated process. During the study period, the four steps of research development complement each other, and the objectives of this study are achieved. In 2022, the development of inorganic coating technology such as Si for surface functional group control, test resistance and corrosion resistance began. The surface of metal particles is slowly acidified. It is necessary to develop control technology for high quality materials, anti-corrosion, anti-corrosion, etc. The functional groups on the surface of the metallic iron particles can be used to control the surface potential, and the functional groups can be used to control the surface potential. Development of technology for the formation of inorganic coatings in water and air

项目成果

塩基性水溶液中での鉄粒子の粒径制御合成のための錯体制御

碱性水溶液中铁颗粒尺寸控制合成的复杂控制

• 发表时间: 2021
• 作者: 荒谷優馬;横山幸司，横山 俊, 高橋英志
• 通讯作者: 横山幸司，横山 俊, 高橋英志

塩基性水溶液中での単分散鉄微粒子の高収率合成法の開発

碱性水溶液中单分散铁颗粒高产率合成方法的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: Hano Takeshi;Ito Katsutoshi;Ito Mana;Takashima Kei;Somiya Rei;Takai Yuki;Oshima Yuji;Ohkubo Nobuyuki;謝暉，小椋義俊，鈴木祥広;荒谷優馬 公文翔一 佐藤王高 横山幸司 横山俊 高橋英志
• 通讯作者: 荒谷優馬 公文翔一 佐藤王高 横山幸司 横山俊 高橋英志

ウイルス濃縮の高効率化に向けた鉄ナノ粒子磁性ビーズの作製

高效病毒浓缩铁纳米颗粒磁珠的制备

• 发表时间: 2021
• 作者: 荒谷優馬;横山幸司，横山 俊, 高橋英志
• 通讯作者: 横山幸司，横山 俊, 高橋英志

錯体制御に基づく鉄粒子の塩基性水溶液中合成における粒径制御機構の解明

基于复杂控制阐明碱性水溶液中铁颗粒合成中的粒径控制机制

• 发表时间: 2021
• 作者: Yuka Takumi-Tanimukai;Soh Yamamoto;Noriko Ogasawara;Sayaka Nakabayashi;Katsumi Mizuta;Keisuke Yamamoto;Ryo Miyata;Takuya Kakuki;Sumito Jitsukawa;Toyotaka Sato;Hiroyuki Tsutsumi;Takashi Kojima;Kenichi Takano;Shin-Ichi Yokota;荒谷優馬 公文翔一 佐藤王高 横山幸司 横山俊 高橋英志
• 通讯作者: 荒谷優馬 公文翔一 佐藤王高 横山幸司 横山俊 高橋英志