Elucidation of accumulation mechanism of cellulose nanofibers at oil-in-water emulsion interface and its application for the production of a novel hollow nanoparticles

阐明纤维素纳米纤维在水包油乳液界面的积累机制及其在新型中空纳米粒子生产中的应用

• 批准号: 21K05175
• 负责人: 甲野 裕之
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tomakomai National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05175/
• 关键词: 微生物セルロース; シランカップリング剤; 複合材料; 乳化; エマルション; ナノフィブリル化セルロース; バクテリアセルロース; ピッカリング乳化; セルロースナノファイバー; 中空粒子; 界面集合

高アスペクト繊維である微生物セルロースナノファイバー（NFBC)を水和状態でシランカップリング剤を作用させることにより、疎水化NFBCが合成できることを明らかにした。疎水化NFBCは改質前と同等のナノ繊維構造を有しており、セルロース内部の結晶状態も変化が無いことが確認された。また熱分析によって、熱分解温度が約40℃程度高温側にシフトしていることから、断熱性能が飛躍的に向上することも明らかになっている。調製時に使用するシランカップリング剤の選択により、双極子相互作用もしくは水素結合を介して多分子と強固な結合状態を形成することを実験的に立証した。またクロロホルムやテトラヒドロフラン等の極性有機溶媒中に均一分散し、油水混合系では界面に集合することも確認できた。本疎水化NFBCを水中油滴粒子界面で微粒子形成させることを目的として、乳化剤の選択を検証した。主なものとして、Triton100、Tween20、シクロデキストリンを使用した。シクロデキストリンを用いることで、安定ミセルを形成し、撹拌、ホモジナイザー、超音波使用時にそれぞれ粒径40μｍ、20μm、サブミクロンサイズの球状ミセルが形成できることが確認できた。また疎水化NFBC存在下では、界面に局在化することも明らかとなり、今後は架橋剤を作用させることで、化学的に安定な球状中空粒子が合成できると予想している。架橋剤としては、末端活性化ジエポキシジエポキシ系を持ちいる予定である。

High ア ス ペ ク ト 繊 d で あ る microbial セ ル ロ ー ス ナ ノ フ ァ イ バ ー NFBC を water and state で シ ラ ン カ ッ プ リ ン グ tonic を role さ せ る こ と に よ り, 疎 hydration NFBC が synthetic で き る こ と を Ming ら か に し た. 疎 hydration NFBC は と equal before modification の ナ ノ 繊 dimension structure を have し て お り, セ ル ロ ー ス internal の crystalline state も variations change が no い こ と が confirm さ れ た. ま た thermal analysis に よ っ て, degree of が thermal decomposition temperature 40 ℃ high temperature side に シ フ ト し て い る こ と か ら, broken thermal が leap upward に す る こ と も Ming ら か に な っ て い る. Modulation に use す る シ ラ ン カ ッ プ リ ン グ tonic の sentaku に よ り, dipole interaction も し く は water element combination を interface し て multimolecular と strong な combined state を form す る こ と を be 験 に of testification し た. ま た ク ロ ロ ホ ル ム や テ ト ラ ヒ ド ロ フ ラ ン の polarity organic solvent such as に homogenous dispersion し, oil-water mixture で は interface に collection す る こ と も confirm で き た. This 疎 hydration NFBC を water droplets particle interface で micro particles さ せ る こ と を purpose と し て, emulsification tonic の sentaku を 検 card し た. The main な <e:1> uses と て て, Triton100, Tween20, シ シ ロデキストリ を を を. シ ク ロ デ キ ス ト リ ン を with い る こ と で, stable ミ セ ル を し, 撹 mix, ホ モ ジ ナ イ ザ ー, ultrasound when using に そ れ ぞ れ size 40 microns, 20 microns, サ ブ ミ ク ロ ン サ イ ズ の globular ミ セ ル が form で き る こ と が confirm で き た. ま た 疎 presence of hydration NFBC で は, interface に bureau in turn す る こ と も Ming ら か と な り, the next bridge は tonic を さ せ る こ と で, chemical に stable な hollow spherical particles が synthetic で き る と to think し て い る. The bridging agent と て て and the terminal activator ジエポキシジエポキシ is を supported by ち る る to である.

项目成果

ナノフィブリル化微生物セルロースの表面化学修飾と樹脂との相互作用に関する研究

纳米原纤化微生物纤维素表面化学改性及其与树脂相互作用的研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 甲野裕之;辻崎晴人;宇野大輝;田島健次
• 通讯作者: 田島健次

Characterization of crab-eating monkey acidic chitinase: Robust chitinolytic activity and its application

食蟹猴酸性几丁质酶的表征：强大的几丁质分解活性及其应用

• DOI: 10.32285/glycoforum.25a16
• 发表时间: 2022
• 期刊: Glycoforum
• 作者: Onda Yudai;Masai Hiroshi;Terao Jun;Hiroyuki Kono
• 通讯作者: Hiroyuki Kono

Bacterial Cellulose Nanofibers Modified with Quaternary Ammonium Salts for Antimicrobial Applications

• DOI: 10.1021/acsanm.3c00616
• 发表时间: 2023-03
• 期刊: ACS Applied Nano Materials
• 影响因子: 5.9
• 作者: H. Kono;Yoichiro Sogame;Uugan-Erdene Purevdorj;M. Ogata;K. Tajima

BIO REVIEW：微生物セルロースナノファイバーの表面改質と繊維強化樹脂への応用

生物综述：微生物纤维素纳米纤维的表面改性及其在纤维增强树脂中的应用

• 发表时间: 2022
• 期刊: 月間BIOINDUSTRY
• 作者: Oketa Tomohiro;Ikuta Takashi;Masai Hiroshi;Tamaki Takashi;Terao Jun;Maehashi Kenzo;甲野裕之
• 通讯作者: 甲野裕之

核磁気共鳴スペクトルによる多糖類の構造化学的研究

使用核磁共振波谱进行多糖的结构化学研究

• 发表时间: 2022
• 期刊: キチン・キトサン研究 Chitin and Chitosan Research
• 作者: Fujita Sayaka;Tazawa Toshiaki;Kono Hiroyuki;甲野裕之
• 通讯作者: 甲野裕之