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Bottom-Up Nanostructuring of Cellulose for Creating Functional Biomedical Materials

用于创建功能性生物医学材料的纤维素自下而上纳米结构

基本信息

批准号：
21K14688
负责人：
秦裕樹
金额：
$ 3万
依托单位：
National Defense Medical College
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14688/
关键词：
セルロース自己組織化ナノ構造医用材料

项目摘要

令和3年度は、セルロースの溶媒かつ加水分解触媒であるリン酸を適切に用いることで、セルロース素材をボトムアップ的にナノ構造化できることを見出した。本年度は、まずナノ構造の制御を検討した。リン酸によるろ紙の溶解・加水分解を45 °Cで20時間行った場合には、重合度が8前後のセロオリゴ糖が生成され、その後の自己集合化によりナノスパイク構造をマイクロ繊維表面で形成した。一方で、温度を25 °Cに低下させた場合には、加水分解反応によるセロオリゴ糖の生成がほとんど起こらず、長鎖のセルロースのままであった。さらに貧溶媒である水を添加することで自己集合化を誘起した結果、長鎖セルロースがマイクロ繊維の間隙でナノ繊維ネットワーク構造を形成した。したがって、ナノスパイク構造の形成には、分子量が低いオリゴマーであることが必須であることがわかった。長鎖セルロースは溶解性が低いため水添加時に溶液のバルクで均一核生成するのに対して、セロオリゴ糖は溶解性が比較的高いために均一核生成が起こりづらく、マイクロ繊維の表面で不均一核生成してナノスパイク構造を形成するものと推察される。続いて、医用材料への応用可能性を探るため、銀ナノ粒子との複合化を検討した。当初は予め調製された銀ナノ粒子を複合化する予定であったが、種々検討の結果、興味深いことにセロオリゴ糖ナノスパイクが銀イオンを還元する作用があり、結果として銀ナノ粒子を合成できることを見出した。具体的には、ナノスパイク化セルロースを硝酸銀水溶液に浸漬させた状態で加熱処理を行うだけで、粒径の比較的揃った銀ナノ粒子が合成された。解析の結果、重合度の比較的低いセロオリゴ糖の還元末端が銀イオンを還元していることが示唆された。得られた銀ナノ粒子複合材料は高い殺菌活性を示した。

In 2003, the solvent was used to decompose the catalyst. The acid was used properly. The material was structured. This year, we will discuss the control of the structure. Dissolution and hydrolysis of the acid solution of the paper at 45 °C for 20 days, and the formation of the sugar solution before and after the polymerization of the acid solution. When the temperature is lower than 25 °C, the formation of sugar in the hydrolysis reaction is not stable. The addition of water to the solvent results in the formation of a long-term structure. The molecular weight is low. The solubility of the long chain is lower than that of the solution when water is added. The solubility of the long chain is higher than that of the solution when water is added. The formation of heterogeneous nuclei on the surface of the long chain is investigated. The application possibility of silver particles in medical materials is discussed. The predetermined composition of the prepared silver nanoparticles has been achieved, and the results of the seed evaluation are of great interest. However, the role of the Sironic Candy Nanotechnology in restoring the silver pigment has been demonstrated, and the result is that the silver nanoparticles can be synthesized. Specifically, the silver nitrate particles are synthesized by heat treatment and particle size comparison in the immersion state of silver nitrate aqueous solution. The results of the analysis, the comparison of the coincidence degree, the end of the reduction element, the end of the reduction element. The silver particle composite material shows high activity.