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

基本信息

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

项目摘要

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。

这项研究旨在开发具有干净的生物材料表面的高性能铁纳米颗粒磁珠，并通过使用无机涂层对试剂和腐蚀具有抵抗力，并受到表面性能（功能组，电势等）的表面性能（官能团，电位等），以使抗体的粘附和高速繁殖型和高速范围和高速度的种如候和高速型的浓度。铁复合物在水溶液中稳定存在的条件而不形成难以再生的氧化物或氢氧化物，并且可以通过使用复杂的形成常数和仪器分析（例如ESI-TOF-MS）进行计算预测，从而可以通过还原剂减少时减少氧化物或氢氧化物。通过控制在氢气饱和条件下合成的铁纳米颗粒的电纳米颗粒的电污染，可以抑制表面污染。通过控制表面官能团的形成均匀涂层，然后可以选择性地添加目标病毒或类似的抗体或官能团，从而赋予耐腐蚀性和试剂耐药性。通过全面执行此操作，我们将开发高性能的铁纳米颗粒磁珠，从而使病毒和高度选择性的病毒和环保物质具有高速和高度选择性的浓度。这项研究的目的将通过在研究期内赞美4个步骤的研究和开发来实现，从而阐明实现目标的基本要素。在2022财年，我们开始开发用于形成无机涂层的技术，例如通过控制表面官能团来形成用于试剂耐药性和耐腐蚀性的SI。金属铁纳米颗粒的表面逐渐氧化。为了制造一种维持高性能的材料，有必要开发一种可以抑制这种腐蚀反应并允许抗体等应用的控制技术。因此，我们试图控制金属铁纳米粒子表面的表面潜力和功能组，使官能团可以将功能组连接到涂层的表面，并与稳定的替代方法进行了保护，并开发了稳定的替代方法。最重要的是，开发了一种在水中形成无机涂层的技术。

项目成果

期刊论文数量（4）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
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

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
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

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

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
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

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