Development of stimulus-responsive cellulose nanocrystals based on terminal functionalization method and its biomedical application

基于末端功能化方法的刺激响应性纤维素纳米晶的研制及其生物医学应用

• 批准号: 18F18090
• 负责人: 上高原 浩
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-10-12 至 2021-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18F18090/
• 关键词: Cellulose nanocrystals; Transparent Wood; Microfluidics; Biomedical; Nanomotors

The microfluidic device was fabricated for continuous production of Cellulose Nanocrystals (CNCs) on silica wafers through lithography techniques with three different designs of T-shape, Y-shape, and concentric circles. The efficiency of the device was analyzed by passing the acid solutions and cellulose suspension require for CNC production. In second project, we developed functionalized nanocellulose (NC) based composites using plant-derived and microbial source through sustainable and greener routes for their potential application as high-performance composites. The main aim of the project is to utilize different types of such waste lignin derivatives such as alkali lignin (AL) and chemically modified cationic lignin (Catlig) as a precursor to NC bioprocessing. This work demonstrates a unique approach of utilizing lignin, as a smart additive to in situ BC fermentation in which it concurrently acts as a promoter to microbial growth as well as reinforcing filler for fabrication of multifunctional composites. In third project, we have used Hinoki wood in our research and have developed a novel approach for production of delignified wood (DW) with the retention of their interesting multi-scale hierarchical micro-architecture. Further, a strategic chemical modification of DW has been carried out to develop transparent wood, which finds potential applications in different sectors have been applied for patent.

该微流控装置通过光刻技术在二氧化硅晶片上连续生产纤维素纳米晶体（CNC），具有T形、Y形和同心圆三种不同的设计。通过通过CNC生产所需的酸溶液和纤维素悬浮液来分析设备的效率。在第二个项目中，我们通过可持续和更环保的途径，利用植物源和微生物来源开发了基于功能化纳米纤维素（NC）的复合材料，以实现其作为高性能复合材料的潜在应用。该项目的主要目标是利用不同类型的废木质素衍生物，例如碱木质素（AL）和化学改性阳离子木质素（Catlig）作为NC生物加工的前体。这项工作展示了一种利用木质素作为原位BC发酵的智能添加剂的独特方法，其中它同时充当微生物生长的促进剂以及用于制造多功能复合材料的增强填料。在第三个项目中，我们在研究中使用了扁柏，并开发了一种生产脱木质素木材（DW）的新方法，并保留了其有趣的多尺度分层微结构。此外，我们还对 DW 进行了战略性化学改性，以开发透明木材，该木材在不同领域具有潜在的应用前景，并已申请专利。

项目成果

京都大学大学院農学研究科森林科学専攻複合材料化学分野

京都大学研究生院农学研究科复合材料化学系、林学系

Fabrication of wood-inspired high-performance composites through fermentation routes

• DOI: 10.1007/s10570-021-04354-z
• 发表时间: 2022-01
• 期刊: Cellulose
• 影响因子: 5.7
• 作者: Prodyut Dhar;Kazuki Sugimura;M. Yoshioka;A. Yoshinaga;Hiroshi Kamitakahara

Multifunctional bacterial cellulose composites fermented in situ alkali lignin medium

原位发酵碱木质素培养基多功能细菌纤维素复合材料

• 发表时间: 2021
• 作者: ダール・プロディュット;杉村和紀;吉岡まり子;吉永 新;上高原浩
• 通讯作者: 上高原浩

Studies on Functionalization of Cellulose Nanocrystals for Development of Polymeric Bionanocomposites and Applications in Sustainable Chemical Processes

纤维素纳米晶体功能化研究，用于开发聚合物生物纳米复合材料及其在可持续化学过程中的应用

• 发表时间: 2019
• 作者: ダール・プロディュット;杉村和紀;吉岡まり子;吉永 新;上高原浩;Prodyut Dhar
• 通讯作者: Prodyut Dhar

脱リグニン木材を基材とする透明かつ高強度な有機-無機ハイブリッド材料

基于脱木质素木材的透明高强度有机无机杂化材料

• 发表时间: 2022
• 作者: ダール・プロディユット;杉村和紀;吉岡まり子;吉永 新;上高原浩
• 通讯作者: 上高原浩