新規キチンナノファイバーの調製とそのナノ構造解析および応用展開

新型甲壳素纳米纤维的制备、纳米结构分析及应用开发

• 批准号: 09F09318
• 负责人: 磯貝 明
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09F09318/
• 关键词: キチン; ナノファイバー; ナノ材料; TEMPO触媒酸化; 脱アセチル化

本研究は、キチンを由来とする新規バイオナノファイバーの調製と特性解析に関するものである。これまでにイカの甲を由来するβ-キチンにpH4程度の弱酸性下で機械処理を加えると、幅4nm、長さ数ミクロンの結晶性ナノファイバーに分散できることを見出している。しかし、本手法はβ-キチンでのみ成功しており、安価で入手しやすいα-キチン(甲殻類の外骨格等)では難しいことが判明していた。そこで本研究では、上記分散手法とナノファイバー表面の改質技術とを組み合わせることによって、汎用なα-キチンを出発とするナノファイバー材料を開発することを目的とした。本年度は、α-キチンの脱アセチル化について詳細な検討を行った。アルカリ濃度や温度等の条件を精査したところ、α-キチン試料を33%水酸化ナトリウムに90℃で2時間浸漬するだけで、結晶性ナノファイバーの表面を選択的に脱アセチル化できることが判明した。この処理では、α-キチン試料の結晶サイズ及び結晶化度に変化はなく、脱アセチル化により生じたアミノ基のみ増量しており、収率も85%以上と高いものであった。この表面改質されたα-キチン試料に弱酸性下で機械処理を加えたところ、幅6～7nm、長さ100～400nm程度のナノファイバー単位に分散させることに成功した。本工程で得られたα-キチンナノファイバーには、従来法では解消することができなかったナノファイバー間の凝集はほとんど見られず、ナノファイバー単位で安定に水に分散する。さらに、キチン生来の構造を活かしてナノファイバー化しているため、キチンの有する生体適合性や抗菌性等のバイオ材料としての強みを失っておらず、生活物資等の構造材用途だけでなく、医療用途または食品添加物等への展開が期待できる。例えば、この新規キチンナノファイバーのフィルムは、従来のキチン系フィルム材料よりも優れた機械特性を有することが判明した。

这项研究涉及衍生自几丁质的新型bionanofiber的制备和表征。到目前为止，已经发现，源自鱿鱼号角的机械处理可以分散在结晶纳米纤维中，宽度为4 nm，在机械弱酸下在pH 4左右进行机械处理时，宽度为4 nm，长度为几微米。但是，这种方法仅在β-chit蛋白方面成功，并且很容易实现，并且很容易实现 - exos and-exifien（exos）（均为exifien）（均为exifien），并且（exos）均为exifien（exosif）（均为exifecien）（均为exifien）（甲壳类动物）。因此，这项研究旨在通过将上述色散方法与纳米纤维表面改性技术相结合，从而开发从α-胆碱开始的通用纳米纤维材料。今年，我们详细研究了α-胆碱的脱乙酰基化。仔细检查了碱性浓度和温度后，发现可以通过简单地将α-二甲素样品浸入33％氢氧化钠的90°C中，可以选择性地脱乙酰基化。在这种治疗中，α-甲基蛋白样品的晶体尺寸和结晶度没有变化，仅通过脱乙酰基产生的氨基组增加，产量很高，在85％或更多。在弱酸度下，将这种表面修饰的α-吉他蛋白样品进行机械处理，并成功地分散到纳米纤维单元中，宽度为6-7 nm，长度为100-400 nm。在此步骤中获得的α-吉他蛋白纳米纤维几乎没有通过常规方法解决的纳米纤维之间的任何聚集，并且在纳米纤维单位中稳定地分散在水中。此外，由于几丁质被转化为纳米纤维，因此它并未失去其生物相容性和抗菌特性，并且其优势不仅用于日常生活供应等结构材料，而且可用于医疗用途或食品添加剂。例如，已经发现这种新颖的几丁质纳米纤维膜具有比传统的几丁质膜材料具有优越的机械性能。

项目成果

Chitin Nano-Dispersions and Nano-Structured Films

甲壳素纳米分散体和纳米结构薄膜

• 发表时间: 2011
• 作者: Yimin Fan;Tsuguyuki Saito;Hayaka Fukuzumi;Akira Isogai
• 通讯作者: Akira Isogai