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ハロイサイト ナノチューブ (HNT) は天然に存在する粘土ナノチューブであり、その独特の中空管状構造、生分解性、機械的特性および表面特性により先端材料に使用できます。しかし、これらの粘土ナノチューブの整列は、直接的な方法がないため困難です。
​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​ 。画像クレジット: Captureandcompose/Shutterstock.com
これに関して、ジャーナル ACS Applied Nanomaterials に掲載された記事では、規則的な HNT 構造を製造するための効率的な戦略が提案されています。磁気ローターを使用して水分散液を乾燥させることにより、粘土ナノチューブがガラス基板上に整列した。
水が蒸発するにつれて、GNT 水分散液の撹拌により粘土ナノチューブにせん断力が生じ、年輪の形で整列します。HNT 濃度、ナノチューブの電荷、乾燥温度、ローター サイズ、液滴体積など、HNT パターニングに影響を与えるさまざまな要因が調査されました。
物理的要因に加えて、走査型電子顕微鏡 (SEM) と偏光顕微鏡 (POM) が HNT ウッドリングの顕微鏡形態と複屈折を研究するために使用されています。
結果は、HNT 濃度が 5 wt% を超えると、粘土ナノチューブが完全に整列し、HNT 濃度が高くなると表面粗さと HNT パターンの厚さが増加することを示しています。
さらに、HNT パターンはマウス線維芽細胞 (L929) 細胞の付着と増殖を促進し、接触駆動機構に従って粘土ナノチューブの配列に沿って成長することが観察されました。したがって、固体基板上に HNT を整列させる現在の簡単かつ迅速な方法には、細胞応答性マトリックスを開発する可能性があります。
ナノワイヤー、ナノチューブ、ナノファイバー、ナノロッド、ナノリボンなどの一次元 (1D) ナノ粒子は、優れた機械的、電子的、光学的、熱的、生物学的、磁気的特性に優れています。
ハロイサイト ナノチューブ (HNT) は、外径 50 ～ 70 ナノメートル、内部空洞 10 ～ 15 ナノメートルの天然粘土ナノチューブで、式は Al2Si2O5(OH)4 ・nH2O です。これらのナノチューブのユニークな特徴の 1 つは、内部/外部の化学組成 (酸化アルミニウム、Al2O3 / 二酸化ケイ素、SiO2) が異なることであり、これにより選択的な修飾が​​可能になります。
これらの粘土ナノチューブは、生体適合性と毒性が非常に低いため、生物医学、化粧品、動物ケアの用途に使用できます。これは、粘土ナノチューブがさまざまな細胞培養において優れたナノ安全性を備えているためです。これらの粘土ナノチューブには、低コスト、広範な入手可能性、およびシランベースの化学修飾が容易であるという利点があります。
接触方向とは、基板上のナノ/マイクロ溝などの幾何学的パターンに基づいてセルの配向に影響を与える現象を指します。組織工学の発展に伴い、接触制御の現象は細胞の形態や組織に影響を与えるために広く使用されるようになりました。しかし、暴露制御の生物学的プロセスは依然として不明である。
本研究は、HNT 成長リング構造の形成の単純なプロセスを実証します。このプロセスでは、HNT 分散液を丸いガラス スライドに滴下した後、HNT 液滴は 2 つの接触面 (スライドと磁気ローター) の間で圧縮され、キャピラリーを通過する分散液になります。アクションが維持され、促進されます。キャピラリーの端でさらに多くの溶媒が蒸発します。
ここで、回転する磁気ロー​​ターによって発生するせん断力により、キャピラリーの端にある HNT が滑り面に正しい方向に堆積します。水が蒸発すると、接触力がピン止め力を超え、接触ラインが中心に向かって押されます。したがって、せん断力と毛細管力の相乗効果により、水が完全に蒸発した後、HNTの年輪パターンが形成されます。
さらに、POM の結果は、異方性 HNT 構造の明らかな複屈折を示しており、SEM 画像では粘土ナノチューブの平行配向に起因します。
さらに、異なる濃度の HNT を含む年輪粘土ナノチューブ上で培養した L929 細胞を、接触駆動機構に基づいて評価しました。一方、L929細胞は、0.5重量%のHNTを含む年輪の形で粘土ナノチューブ上にランダムな分布を示した。NTG濃度が5重量%および10重量%の粘土ナノチューブの構造では、粘土ナノチューブの方向に沿って細長いセルが見られます。
結論として、マクロスケールの HNT 成長リング設計は、ナノ粒子を規則的に配置するための費用対効果の高い革新的な技術を使用して製造されました。粘土ナノチューブの構造の形成は、HNT の濃度、温度、表面電荷、ローターのサイズ、液滴の体積によって大きく影響されます。HNT 濃度が 5 ～ 10 wt.% の場合、粘土ナノチューブの高度に規則正しい配列が得られますが、5 wt.% では、これらの配列は明るい色の複屈折を示しました。
せん断力の方向に沿った粘土ナノチューブの整列は、SEM 画像を使用して確認されました。NTT 濃度が増加すると、NTG コーティングの厚さと粗さが増加します。したがって、本研究は、広い領域にわたってナノ粒子から構造を構築するための簡単な方法を提案する。
チェン・ユー、ウー・フ、何ユー、フォン・ユー、リウ・エム（2022）。撹拌によって組み立てられるハロイサイト ナノチューブの「年輪」のパターンは、セルの整列を制御するために使用されます。ナノマテリアルACSを適用。https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsanm.2c03255
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Bhavna Kaveti は、インドのハイデラバード出身のサイエンス ライターです。彼女はインドのヴェールール工科大学で修士号と医学博士号を取得しています。メキシコのグアナファト大学で有機化学と医薬化学の博士号を取得しました。彼女の研究活動は、複素環に基づく生物活性分子の開発と合成に関連しており、多段階および多成分合成の経験があります。博士課程の研究では、生物学的活性をさらに機能化する可能性があると期待される、さまざまな複素環ベースの結合および融合ペプチド模倣分子の合成に取り組みました。論文や研究論文を書きながら、彼女は科学執筆とコミュニケーションに対する情熱を探求しました。
キャビティ、バフナー。（2022年9月28日）。ハロイサイトナノチューブは、簡単な方法で「年輪」状に成長します。アゾナノ。2022 年 10 月 19 日 https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39733 から取得。
キャビティ、バフナー。「簡単な方法で『年輪』として成長させたハロイサイトナノチューブ」。アゾナノ。2022 年 10 月 19 日。2022 年 10 月 19 日。
キャビティ、バフナー。「簡単な方法で『年輪』として成長させたハロイサイトナノチューブ」。アゾナノ。https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39733。（2022年10月19日現在）。
キャビティ、バフナー。2022. 簡単な方法で「年輪」内に成長させたハロイサイトナノチューブ。AZoNano、2022 年 10 月 19 日にアクセス、https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39733。
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