Development of local viscoelasticity measurement using rotational behavior of magnetic nanoparticle under alternating magnetic field

利用交变磁场下磁性纳米粒子的旋转行为开发局部粘弹性测量

• 批准号: 21K05112
• 负责人: 諏訪 雅頼
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Osaka University
• 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/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05112/
• 关键词: 磁気ナノ粒子; 交流磁場; 力学プローブ; 局所粘弾性; 磁気直線二色性; 磁気直線複屈折; 磁気誘起光学異方性; 動的磁化測定; ハイドロゲル; 磁気ナノ粒子; 交流磁場; 力学プローブ; 局所粘弾性; 磁気直線二色性; 磁気直線複屈折; 磁気誘起光学異方性; 動的磁化測定; ハイドロゲル

種々の磁気ナノ粒子(MNP)分散試料の交流磁場下における光学異方性変化を測定した。特に周波数依存性について詳細な調査を行い、以下のような結果が得られた。①MNP分散液の磁気直線二色性-周波数スペクトル（MLD-FS）を測定し、そのMNPサイズや組成依存性を調べた。その結果，MNPの異方性エネルギーによりMLD-FSの形状が変化することが分かった。これは、MNPの回転モードの違いに起因し、MNPの新しいキャラクタリゼーション法として利用可能であることが示唆された。②MNP-ハイドロゲル分散液のMLD-FSを測定した。ハイドロゲルとして、巨視的な粘弾性が単緩和Maxwellモデルと良く一致する疎水性エトキシ化ウレタン（HEUR）の水溶液を用いた。その結果、ゲル中ではMNPの表面修飾で、MLD-FSのHEUR濃度依存性が異なった。特に、表面にカルボキシ基を修飾するとHEURとの相互作用が強くなり、HEUR濃度増加に伴いMLD-FSは複雑に変化した。ゲルネットワークに吸着したMNPの配向運動から、局所的な力学特性の議論が可能になると考えられる。③脂質二分子膜小胞であるリポソーム内の粘性率や膜の局所的粘弾性測定への応用を目指し、MNPを内包したリポソーム懸濁液の磁気直線複屈折-周波数スペクトル（MLB-FS）を測定した。MLB-FSの解析から、MNPは脂質膜に吸着し、リポソームと一体となり回転することが分かった。また，MLB-FSの温度変化を調査すると，脂質膜のゲル-液晶相転移温度で急激に変化することが分かり、ナノスケールでの膜の粘弾性測定の可能性が示唆された。

测量了各种磁性纳米颗粒（MNP）色散样品的交替磁场下的光学各向异性变化。特别是，对频率依赖性进行了详细的研究，并获得了以下结果。 1）测量了MNP色散的磁性线性二色频谱（MLD-FS），并检查了其MNP的大小和组成依赖性。结果，发现由于MNP的各向异性能量，MLD-FS的形状发生了变化。这是由于MNP的旋转模式的差异，这表明它可以用作MNP的新方法。 2）测量了MNP-Hydregel分散剂的MLD-FS。作为水凝胶，使用了与宏观粘弹性的疏水乙氧基化氨基甲酸酯（Heur）水溶液相匹配的麦克斯韦模型。结果，MLD-FS的启发浓度依赖性在凝胶中MNP的表面修饰方面有所不同。特别是，当羧基在表面上修饰时，与捕获的相互作用变得更强，并且MLD-FS随着启发式浓度的增加而以复杂的方式变化。人们认为，在凝胶网络上吸附的MNP的方向运动允许讨论局部机械性能。 ③我们测量了含有MNP的脂质体悬浮液的磁性线性双重频谱（MLB-FS），目的是将其应用于脂质体内的粘弹性（包括脂质双层脂肪泡）中的粘弹性，以及膜粘膜的位置。对MLB-FS的分析表明，MNP吸附到脂质膜上，并与脂质体一起旋转。此外，在检查MLB-FS的温度变化时，发现温度在脂质膜的凝胶液晶体相变温度下迅速变化，这表明有可能测量纳米级上膜的粘弹性。