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ハロイサイト ナノチューブ (HNT) は、独自の中空管状構造、生分解性、機械的および表面特性により、高度な材料に使用できる天然の粘土ナノチューブです。ただし、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
この点に関して、ジャーナル ACS Applied Nanomaterials に掲載された記事は、秩序だった HNT 構造を製造するための効率的な戦略を提案しています。磁気ローターを使用して水性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ました。
水が蒸発するにつれて、GNT 水性分散液の攪拌によって粘土ナノチューブにせん断力が生じ、成長リングの形に整列します。HNT の濃度、ナノチューブの電荷、乾燥温度、ローターのサイズ、液滴の体積など、HNT のパターン形成に影響を与えるさまざまな要因を調査しました。
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) を使用して、HNT ウッド リングの微視的形態と複屈折が研究されています。
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、HNT パターンの表面粗さと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、接触駆動メカニズム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 を整列させるための現在の単純かつ迅速な方法は、細胞応答性マトリックスを開発する可能性を秘めています。
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 1 次元 (1D) ナノ粒子は、その優れた機械的、電子的、光学的、熱的、生物学的、および磁気的特性によるものです。
ハロイサイト ナノチューブ (HNT) は、外径が 50 ～ 70 ナノメートル、内部空洞が 10 ～ 15 ナノメートルで、式が Al2Si2O5(OH)4·nH2O である天然の粘土ナノチューブです。これらのナノチューブのユニークな特徴の 1 つは、異なる内部/外部化学組成 (酸化アルミニウム、Al2O3/二酸化ケイ素、SiO2) であり、選択的な修飾が​​可能です。
生体適合性があり毒性が非常に低いため、これらのクレイ ナノチューブは生物医学、化粧品、動物ケアの用途に使用できます。これは、クレイ 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、幅広い入手可能性、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細胞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、細胞の形態と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不明のままです。
本研究は、HNT 成長リング構造の形成の簡単なプロセスを示しています。このプロセスでは、HNT 分散液の液滴を丸いガラス スライドに適用した後、HNT 液滴が 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。アクションは保持され、促進されます。キャピラリーの端でより多くの溶媒が蒸発します。
ここでは、回転する磁気ロー​​ターによって生成されるせん断力により、キャピラリーの端にある HNT がスライド面に正しい方向に堆積します。水が蒸発すると、接触力がピン留め力を上回り、接触線が中心に向かって押し出されます。したがって、せん断力と毛細管力の相乗効果により、水分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、これは SEM 画像が粘土ナノチューブの平行配列に起因すると考えられます。
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されたL929細胞は、接触駆動メカニズムに基づいて評価されました。一方、L929 細胞は、0.5 wt.% 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ました。NTG 濃度が 5 および 10 wt% のクレイ ナノチューブの構造では、クレイ 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、ナノ粒子を整然と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、マクロスケールのHNT成長リング設計が製造されました。クレイ ナノチューブの構造の形成は、HNT 濃度、温度、表面電荷、ローター サイズ、および液滴体積によって大きく影響を受けます。5 から 10 wt.% の HNT 濃度では、高度に秩序化された粘土ナノチューブの配列が得られましたが、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配列は、SEM画像を使用して確認されました。NTT濃度の増加に伴い、NTGコーティングの厚さと粗さが増加します。このように、本研究では、広い面積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しています。
Chen Yu、Wu F、He Yu、Feng Yu、Liu M (2022)。攪拌によって組み立てられたハロイサイトナノチューブの「年輪」のパターンを使用して、細胞の配列を制御します。応用ナノ材料 ACS。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。インドのヴェロール工科大学で理学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アト大学で有機化学および医用化学の博士号を取得しています。彼女の研究は、複素環に基づく生理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。博士課程の研究中、彼女は、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、彼女は科学の執筆とコミュニケーションへの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。あぞなの。2022 年 10 月 19 日に https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39733 から取得。
キャビティ、バフナー。「単純な方法で「年輪」として成長したハロイサイトナノチューブ」。あぞなの。2022 年 10 月 19 日。2022 年 10 月 19 日。
キャビティ、バフナー。「単純な方法で「年輪」として成長したハロイサイトナノチューブ」。あぞなの。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」状に成長し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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