水分解反応を駆動力として自走する高分子マイクロチューブモーターの合成

以水分解反应为驱动力的自驱动聚合物微管电机的合成

基本信息

批准号：
21K14685
负责人：
加藤遼
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Chuo University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14685/
关键词：
マイクロチューブ光重合自走能光触媒

项目摘要

自走する（自身の動力で動く）マイクロチューブモーターが、バイオメディカルやマイクロロボティクス分野において大きな注目を集めている。本研究は、多孔性ポリカーボネイト膜を用いた鋳型内光ラジカル重合により、均質な高分子マイクロチューブを合成し、それを“水分解反応で自走するマイクロチューブモーター”として完成することを目的としている。本年度は、“鋳型内光ラジカル重合法”により合成した高分子マイクロチューブの内孔表面に光触媒を固定し、令和４年度の目標であった光触媒修飾高分子マイクロチューブを合成した。具体的には、架橋重合された高分子マイクロチューブの内孔表面に接着層としてポリ(L-アルギニン)を修飾することで、光触媒である酸化チタンナノ粒子を密度高く内孔表面に吸着・固定した。得られたチューブの構造は走査型電子顕微鏡（FE-SEM）、透過型電子顕微鏡（TEM）、動的光散乱法（DLS）により定量的に評価した。また、外表面をポリ(L-アルギニン)で修飾した高分子マイクロチューブを前駆体とし、外表面に酸化チタンナノ粒子、内孔表面に白金ナノ粒子を修飾した光触媒/白金マイクロチューブの合成にも成功した。このマイクロチューブは過酸化水素水溶液中で酸素バブルを噴出しながら自走した。さらに、光触媒/白金マイクロチューブは光照射下でメチレンブルーやアゾ基を有するオレンジⅡなどの有機色素を効率よく分解し、自己攪拌型の光触媒として機能することが実証された。

自propell的微管电动机（在自己的力量下运行）在生物医学和微型机构领域引起了很多关注。这项研究旨在使用多孔聚碳酸酯膜在模板中的光自动聚合物中合成均匀的聚合物微管，并将它们作为“通过水分分解反应自动驱动自动驱动的微管运动”来完成它们。今年，光催化剂被固定在由“周内光学聚合方法”合成的聚合物微管的内部孔表面，并合成了2022财年的光催化改性聚合物微管。具体而言，通过将聚（L-精氨酸）修饰为交联聚合物微管的内部孔表面上的粘合剂层，将其氧化钛纳米颗粒（是光催化剂）被装饰并固定在高密度的内孔表面上。通过扫描电子显微镜（FE-SEM），透射电子显微镜（TEM）和动态光散射方法（DLS）对所得管的结构进行定量评估。此外，我们已成功合成了用聚（L-精氨酸）作为前体修饰的聚合物微管合成的光催化剂/铂微管，并用外表面上的氧化钛纳米颗粒和内部孔表面上的铂纳米颗粒上的氧化钛纳米颗粒进行了修饰。这种微管在过氧化氢溶液中爆发氧气气泡时自行促进了自propell。此外，已经证明，光催化剂/铂微管有效分解有机染料，例如亚甲基蓝和偶氮基，例如在光照射下，以及起到自动刺激的光催化剂的作用。