電気化学的手法により創製された有機-無機複合材料の特性解析とバイオ機能解析

电化学方法制备的有机-无机复合材料的特性分析和生物功能分析

基本信息

批准号：
19655082
负责人：
渡邉順司
金额：
$ 2.11万
依托单位：
Konan University (2009)Osaka University (2007-2008)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
财政年份：
2007
资助国家：
日本
起止时间：
2007 至 2009
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、電気化学的アプローチにより有機材料表面に無機結晶を析出させて複合化させる手法について提案し、これを推進している。これまでに直流あるいは交流電場をイオン溶液に与えることによって、イオンの拡散を規定し、有機-無機複合化を検討してきた。本年度は交流電場を多孔質膜に作用させることにより、炭酸カルシウムのみならずリン酸カルシウムの結晶形態制御を膜の両面において規定することに成功したので報告する。具体的には、親水化処理が施されたポリテトラフルオロエチレン(PTFE,膜厚0.04μm)からなる多孔質膜(平均孔径100nm)をツーチャンバーセルに挟み、左右のセル内に目的の無機結晶を構成するイオン水溶液を注入した。炭酸カルシウムの場合においては、塩化カルシウム水溶液(10mmol/L)と炭酸ナトリウム(10mmol/L)を、リン酸カルシウムの場合には塩化カルシウム水溶液(10mmol/L)とリン酸水素二ナトリウム水溶液(10mmol/L)をそれぞれ用いた。白金電極を介して交流電場(10V/cm)を所定時間印加し、PTFE膜表面に無機結晶を析出させた。その結果、炭酸カルシウム析出の場合において、塩化カルシウム水溶液接触面では熱力学的に不安定な炭酸カルシウム結晶多系の一つであるバテライトが優先的に結晶化し、炭酸ナトリウム水溶液接触面では斜方晶を有するカルイトが結晶化していた。さらにリン酸カルシウム析出の場合において、塩化カルシウム水溶液接触面ではハイドロキシアパタイトが結晶化し、リン酸水素二ナトリウム水溶液接触面ではリン酸二カルシウムが結晶化していることがそれぞれ認められた。このようなPTFE膜の両面での異方的な結晶化は交流電場印加下における水溶液の電気分解に起因したpHのわずかな変動が作用していると考えられた。両結晶化に共通しているイオン源である塩化カルシウム水溶液が、電気分解により弱酸性にpHが変化する。これに伴って生じる過飽和が膜の両面で異なる結晶形態を誘起すると結論づけられた。以上の研究成果は国際論文誌、総説により情報を発信し、広く公開した。

在这项研究中，我们提出并推广了一种利用电化学方法在有机材料表面沉积无机晶体以形成复合材料的方法。到目前为止，我们已经通过向离子溶液施加直流或交流电场来调节离子扩散来研究有机-无机复合材料。今年，我们报告称，通过对多孔膜施加交流电场，我们成功地控制了膜两侧的碳酸钙和磷酸钙的晶体形态。具体而言，将经过亲水处理的聚四氟乙烯（PTFE，膜厚0.04μm）制成的多孔膜（平均孔径100nm）夹在两室池之间，将所需的无机晶体置于左右两侧。注入构成该溶液的离子水溶液。碳酸钙时，使用氯化钙水溶液（10mmol/L）和碳酸钠（10mmol/L）；磷酸钙时，使用氯化钙水溶液（10mmol/L）和氢二钠分别使用磷酸盐水溶液(10 mmol/L)。经由铂电极施加交流电场(10V/cm)预定时间，使无机晶体在PTFE膜的表面析出。结果，在碳酸钙沉淀的情况下，作为热力学不稳定碳酸钙晶体多体系之一的球霰石优先在与氯化钙水溶液接触的表面处结晶，并且在与氯化钙水溶液接触的表面处发生斜方结晶。碳酸钠水溶液。此外，在磷酸钙沉淀的情况下，观察到羟基磷灰石在与氯化钙水溶液接触的表面上结晶，并且磷酸二钙在与磷酸氢二钠水溶液接触的表面上结晶。 PTFE膜两侧的这种各向异性结晶被认为是由于在施加交流电场的情况下水溶液的电解引起pH值的轻微波动而引起的。氯化钙水溶液的pH值是两种结晶的共同离子源，通过电解变成弱酸性。结论是伴随的过饱和会在薄膜的两面引起不同的晶体形态。上述研究成果通过国际期刊和评论传播，并被广泛传播。