Development of Magnetic Nanozymes Based on MXene-MOF Composites

基于MXene-MOF复合材料的磁性纳米酶的开发

基本信息

批准号：
22KF0304
负责人：
大場正昭
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KF0304/
关键词：
MXene 配位高分子多核クラスター錯体酵素複合体

项目摘要

本研究では、マイクロ流路センシングデバイスとして応用を目指して、複合原子層化合物であるマキシン(MXene)と配位高分子(MOF)を用いた新規ナノ複合体(MXene-MOF)を開発する。磁気、発光および電気化学的性質を有するMXene-MOF複合体にペルオキシダーゼ等の酵素を吸着させ、ナノザイムとしての活性能および食品毒の検出能を評価する。更にナノザイムのマイクロ流路デバイスへ組込みを検討する。本年度は、(1)MXeneの合成、(2)MXeneとMOFまたは多核クラスター錯体分子(MOP)からなる複合ナノシートの合成、の２項目を中心に進めた。(1)では、TiCまたはTiNベースのMXeneを合成し、複合化のために単層化ならびにMXene表面へのスルホニル基の導入を進めた。SEM-EDXなどの測定のより、均質な表面修飾MXeneの作製を確認した。(2)では、表面修飾したMXene上でのMOFの直接合成により複合体を得ることに成功したが、組成の均質性および合成の再現性に問題があった。そこで、MOF類似構造を有するMOPを用いて複合化を行うと、MXene-MOP複合体が再現性良く合成できた。SEM-EDXなどの測定より、均質な複合体の形成が確認された。吸着測定により空隙構造を評価すると、MXene 単層膜では窒素が吸着されないが、MXene-MOP複合体では低圧で高い吸着能を示したことから、MOPがMXene膜間に挿入され、細孔構造が形成されていることが示唆された。また、並行して二酸化炭素の光還元能を有するMOPの開発、並びにMOPとイオン性分子や酵素との複合化を進め、MXene-MOP複合体の更なる機能化・複合化の展開を検討した。

在这项研究中，我们将使用复合原子层化合物Maxine（MXENE）和配位聚合物（MOF）开发一种新型的纳米复合材料（MXENE-MOF），目的是将其用作微流频道感应装置。酶（例如过氧化物酶）被吸附在具有磁性，发光和电化学特性的MXENE-MOF复合物上，并评估了纳米酶的活性和食物毒性的检测。此外，我们将考虑将纳米动物的整合到微流通道设备中。今年，我们关注两个要点：（1）MXENE的合成和（2）由MXENE和MOF或MOF或多核簇复合物分子（MOP）组成的复杂纳米片的合成。在（1）中，合成了基于TIC或TIN的MXENE，并为共轭，单层和将磺酰基基团引入MXENE表面。我们证实了表面修饰的MXENES的产生，而不是测量值，例如SEM-EDX。在（2）中，通过直接合成表面修饰的MXENE的MOF成功获得该复合物，但是组成的均匀性和合成的可重复性存在问题。因此，当使用具有MOF样结构的拖把时，将MXENE-MOP复合物与高可重复性合成。诸如SEM-EDX之类的测量结果证实了均质复合物的形成。通过吸附测量对空隙结构的评估表明，尽管氮没有吸附在Mxene单层膜中，但Mxene-MOP复合材料在低压下表现出高吸附能力，但在低压下插入MXENE膜之间的MOP，导致孔结构的形成。此外，我们还研究了具有二氧化碳能力的MOP的开发，以及MOPS与离子分子和酶的结合，以及MXENE-MOP复合物的进一步官能化和共轭。