セルロースのその場自己組織化を利用したナノコンポジット材料の創製

利用纤维素原位自组装创建纳米复合材料

基本信息

批准号：
18J15025
负责人：
秦裕樹
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

ナノリボン多孔体に担持された酸化グラフェン（GO）表面への蛍光修飾デオキシリボ核酸（DNA）プローブの吸着を利用した生体分子センシングについて、応用に向けたさらなる検討を実施した。前年度に当該センシング系はモデル夾雑タンパク質溶液中でも機能することを明らかにしているが、さらに本年度は実際の試料により近い血清中でのセンシングを検討した。その結果、バックグラウンドシグナルの増大がやや見られたものの、ターゲットDNAの存在下では顕著に高い蛍光強度を示したことから、血清中でもセンシングできることが明らかとなった。加えて、これまでは未乾燥のGO担持多孔体を用いてきたが、凍結乾燥した多孔体を用いてもセンシングできることがわかった。この結果は、分散固定効果によってGOの凝集が空気中でさえも抑制されていることを示している。凍結乾燥品は軽量であるために輸送や保管の観点から優れる利点があり、以上から当該センシング系は実応用への高い潜在性を示すことが明らかとなった。GO担持多孔体の化学還元による導電性還元型GOゲルの構築について、詳細な解析を実施した。まず、化学還元前後のセルロース成分について質量分析法により解析した結果、還元反応中にセルロースが分解・除去されていることがわかり、これは還元後のゲルはセルロース成分を含まず、還元型GOのみからなることを示している。さらに、得られる導電性ゲルを電極材料としたスーパーキャパシタについて繰り返し充放電特性を詳細に評価した結果、1000回の充放電サイクル後の比静電容量ならびにクーロン効率はそれぞれ初期の78%ならびに98%であり、当該還元型GOゲルは高いサイクル安定性を示すことが示された。

我们通过将荧光修饰的脱氧核糖核酸（DNA）探针吸附到纳米带多孔材料支撑的氧化石墨烯（GO）表面，对生物分子传感的应用进行了进一步的研究。去年，我们透露传感系统甚至可以在模型污染的蛋白质溶液中发挥作用，但今年我们进一步研究了血清中的传感，这更接近实际样品。结果，虽然观察到背景信号略有增加，但在目标 DNA 存在的情况下荧光强度明显更高，表明即使在血清中也可以进行传感。此外，虽然我们到目前为止使用的是未干燥的GO支撑的多孔材料，但我们发现使用冻干的多孔材料也可以实现传感。该结果表明，由于分散固定效应，即使在空气中GO的聚集也受到抑制。冻干产品具有重量轻的优点，易于运输和储存，上述研究结果表明该传感系统具有很高的实际应用潜力。我们对通过化学还原 GO 支撑的多孔材料构建导电还原 GO 凝胶进行了详细分析。首先，对化学还原前后的纤维素成分进行质谱分析，发现在还原反应过程中纤维素被分解去除，这意味着还原后的凝胶不含纤维素成分，而仅含有还原的GO。它表明它由此外，使用所获得的导电凝胶作为电极材料对超级电容器进行详细的重复充放电特性评价，结果显示，1000次充放电循环后的比电容和库仑效率分别为初始值的78%和98%。结果表明，还原后的GO凝胶表现出较高的循环稳定性。