分子認識能を有する磁性材料の創製

具有分子识别能力的磁性材料的创造

• 批准号: 13750718
• 负责人: 多湖 輝興
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: Hokkaido University (2002)Kyushu University (2001)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13750718/
• 关键词: フェライト系磁性物質; シリカ被覆; マイクロエマルション; アミノ基; 還流; マグネタイト; コバルトフェライト; シリカ包接フェライト微粒子; 亜鉛フェライト; ナノスケール; シリカ表面修飾

磁性物質をシリカで被覆したナノスケールのシリカ包接磁性微粒子を調製し、シリカ包接磁性微粒子に酵素を固定化すれば反応後の酵素を磁力によって速やかに回収することができ連続操作が可能になると考えられる。そこで本研究では、磁性物質をシリカによって被覆したナノスケールの微粒子を調製すると共に、酵素などのタンパク質の固定化を可能とする表面処理について検討した。1.フェライト系磁性物質のSiO_2への固定化(1)ポリオキシエチレンセチルエーテル系界面活性剤/シクロヘキセン/水系(塩化鉄水溶液)マイクロエマルションの中で、フェライト微粒子合成とシリカの原料アルコキシドの加水分解を行うことにより、粒子径約10nmのフェライト系磁性微粒子がシリカによって被覆された球状超微粒子(粒子径約50nm)を調製することができた。また、フェライト系磁性微粒子合成時にコバルトイオンを添加することにより、磁力特性に優れたコバルトフェライト微粒子をシリカによって被覆することができた。(2)有磯溶媒にヘキサノールを用いた掲合、シリカ形状は不均一であったが、針状のフェライト微粒子(長さ約30nm、幅10nm)をシリカに固定化することができた。この磁性材料は、フェライト粒子径が上記(1)の場合より大きいため、保持力、飽和磁化ともに優れていた。2.SiO_2包接磁性微粒子へのアミノ基の導入 タンパク質の固定化を可能とするために、SiO_2包接フェライト系磁性微粒子のシリカ層にアミノ基を導入することを検討した。分子中にアミノ基を有するアミノプロピルテトラエトキシシラン(APTES)とSiO_2包接フェライト系磁性微粒子をトルエン中に投入し、110℃で還流処理を施すことにより、SiO_2表面にアミノ基を導入することができた。これは、SiO_2表面の-OH基とAPTESが反応したためである。また、APTES投入量、及び還流時間を制御することにより、SiO_2包接フェライト系磁性微粒子へのアミノ基導入量を制御することができた。

通过制备其中磁性物质被二氧化硅包覆的纳米级二氧化硅包封磁性颗粒并将酶固定在二氧化硅包封磁性颗粒上，可以通过磁力快速收集反应后的酶，使得连续操作成为可能。将会发生。因此，在这项研究中，我们制备了纳米级颗粒，其中磁性物质被二氧化硅包裹，并研究了能够固定酶等蛋白质的表面处理。 1.铁氧体磁性物质在SiO_2上的固定化 (1)聚氧乙烯十六烷基醚表面活性剂/环己烯/水(氯化铁水溶液)微乳液中的铁氧体微粒通过对二氧化硅原料醇盐进行合成和水解，能够制备出用二氧化硅包覆粒径约10nm的铁氧体系磁性微粒的球状超微粒子（粒径：约50nm）。另外，通过在铁氧体类磁性微粒的合成时添加钴离子，能够用二氧化硅包覆具有优异磁特性的钴铁氧体微粒。 (2)当使用己醇作为Ariiso溶剂时，尽管二氧化硅的形状不均匀，但可以将针状铁氧体细颗粒(长度约30nm、宽度10nm)固定在二氧化硅上。该磁性材料具有比上述情况(1)更大的铁氧体粒径，因此其具有优异的矫顽力和饱和磁化强度。 2.将氨基引入SiO_2包合磁性颗粒为了能够固定蛋白质，我们研究了将氨基引入SiO_2包合铁氧体基磁性颗粒的二氧化硅层中。将分子内具有氨基的氨丙基四乙氧基硅烷(APTES)和SiO_2笼形铁氧体磁性微粒放入甲苯中，在110℃下回流，从而在SiO_2表面引入氨基。这是因为APTES与SiO_2表面的-OH基团发生了反应。此外，通过控制APTES的添加量和回流时间，可以控制引入到SiO_2包合铁氧体磁性细颗粒中的氨基的量。

项目成果

多湖: "シリカで包接されたコバルト修飾マグネタイトナノ微粒子の調整とその磁気特性"化学工学論文集. 27・2. 288-290 (2002)

Takashi：“二氧化硅包合的钴改性磁铁矿纳米颗粒的制备及其磁性”，《化学工程杂志》27・2（2002）。

T.Hanaoka, H.Hayashi, T.Tago, M.Kishida, K.Wakabavashi: "In situ immobilization of ultrafine particles synthesized in a water/oil microemulsion"Journal of Colloid and Interface Science. 235. 235-240 (2001)

T.Hanaoka、H.Hayashi、T.Tago、M.Kishida、K.Wakabavashi：“水/油微乳液中合成的超细颗粒的原位固定”胶体与界面科学杂志。

T.Tago, et al.: "Synthesis and Optical Properties of SiO2-coated CeO2 nanoparticle"Journal of Nanoparticle Research. (in press).

T.Tago 等人：“SiO2 包覆的 CeO2 纳米颗粒的合成和光学性质”纳米颗粒研究杂志。

T.Tago, et al.: "Synthesis of Silica-Coated Rhodium Nanoparticles in Reversed Micellar Solution"Journal of Materials Science. 37・5. 977-982 (2002)

T.Tago 等人：“反胶束溶液中二氧化硅涂覆的铑纳米粒子的合成”材料科学杂志 37・5（2002 年）。

T.Tago, Y.Shibata, T.Hatsuta, M.Kishida, S.Tashiro, K.Wakabavashi: "Synthesis of Silica-Coated Rhodium Nanoparticles in Reversed Micellar Solution"Journal of Materials Science, in press.

T.Tago、Y.Shibata、T.Hatsuta、M.Kishida、S.Tashiro、K.Wakabavashi：“在反胶束溶液中合成二氧化硅包覆的铑纳米粒子”材料科学杂志，正在出版。