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2011 年度 実績報告書

液体-プラズマシステムを用いた高秩序コアシェル型ナノ粒子の創製

研究課題

研究課題/領域番号 09F09236
研究機関東北大学

研究代表者

畠山 力三  東北大学, 大学院・工学研究科, 教授

研究分担者 CHEN Qiang  東北大学, 大学院・工学研究科, 外国人特別研究員
キーワード気相-液相界面プラズマ / イオン液体 / 二次電子放出 / 金ナノ粒子 / DNA / 表面プラズモン共鳴 / 還元剤
研究概要

前年度までの成果に基づき,本年度は,気相-液相界面プラズマによる金ナノ粒子合成の際に重要な役割を果たす還元剤の種類を特定しナノ粒子合成メカニズムを解明するとともに,バイオ応用が期待される金ナノ粒子がコアでDNAがシェルである新規コアシェル型ナノ粒子を制御して合成し,さらにドラッグデリバリーへの応用を目指して,カーボンナノチューブ(CNT)への挿入実験を行った.
1.気相-液相界面プラズマにより合成される金ナノ粒子の密度,直径の時間発展を詳細に調べることによって,金ナノ粒子合成にはプラズマによって形成される寿命の異なる2つのカテゴリーの還元剤が重要な役割を果たしていることを明らかにした.一つは,短寿命の還元剤であり,プラズマから照射される電子,紫外線,および高エネルギーイオンの液相への照射によって生成される二次電子,水素ラジカル,水酸化ラジカルである.もう一つが,長寿命の還元剤であり,プラズマ照射により液相で生成される過酸化水素(H_2O_2)である.これらの還元剤の生成をプラズマパラメータを変化させて制御することにより,コアシェル型ナノ粒子のサイズ,シェルとしてのDNAの被覆率,ナノ粒子の凝集度などを制御できることを明らかにした.
2.高度に秩序化されたナノ粒子周期構造の実現およびドラッグデリバリーへの応用を目指し,CNTが塗布された基板へのバイアス(V_<DC>)印加によるプラズマイオン照射法を用いることによって,金コアーDNAシェルナノ粒子をCNT内部へ挿入する実験を行った結果,V_<DC>を正方向に増加させることによって,CNT内部およびCNTの束の隙間にナノ粒子が存在することが明らかとなり,本手法により金コアーDNAシェルナノ粒子を内包したCNT形成が可能であることを実証した.このようにして形成された金ナノ粒子とCNTの複合物質は,高効率の光電変換素子の創製のみならず,タンパク質高感度センシング等の幅広いバイオ・医療分野への応用が期待できる.

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (10件)

  • [雑誌論文] Synthesis of nano-bio conjugates for drug delivery systems using gas-liquid interfacial discharge plasmas2012

    • 著者名/発表者名
      T.Kaneko
    • 雑誌名

      J.Korean Phys.Soc.

      巻: 60 ページ: 929-932

    • DOI

      10.3938/jkps.60.929

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural and reactive kinetics in gas-liquid interfacial plasmas2011

    • 著者名/発表者名
      T.Kaneko
    • 雑誌名

      Plasma Sources Sci.Technol.

      巻: 20 ページ: 034014-1-031014-8

    • DOI

      10.1088/0963-0252/20/3/034014

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of pulse-driven gas-liquid interfacial discharge plasmas and application to synthesis of gold nanoparticle-DNA encapsulated carbon nanotubes2011

    • 著者名/発表者名
      Q.Chen
    • 雑誌名

      Curr.Appl.Phys.

      巻: 11 ページ: S63-S66

    • DOI

      10.1016/j.cap.2011.05.022

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of DNA on gold nanoparticle synthesis using gas-liquid interfacial pulse discharge plasma2011

    • 著者名/発表者名
      Q.Chen
    • 雑誌名

      Tran.Mater.Res.Soc.Jpn.

      巻: 36 ページ: 483-485

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Rapid synthesis of water-soluble gold nanoparticles with control of size and assembly using gas-liquid interfacial discharge plasma2011

    • 著者名/発表者名
      Q.Chen
    • 雑誌名

      Chem.Phys.Lett.

      巻: 521 ページ: 113-117

    • DOI

      10.1016/j.cplett.2011.11.065

    • 査読あり
  • [学会発表] 気液界面プラズマによる金ナノ粒子-DNA複合物質修飾二層カーボンナノチューブ2011

    • 著者名/発表者名
      陳強
    • 学会等名
      Plasma Conference 2011
    • 発表場所
      Kanazawa
    • 年月日
      2011-11-24
  • [学会発表] Synthesis of Water-Soluble Gold Nanoparticles Covered with DNA Using Gas-Liquid Interfacial Plasma2011

    • 著者名/発表者名
      T.Kaneko
    • 学会等名
      53rd Annual Meeting of the APS Division of Plasma Physics
    • 発表場所
      Salt Lake City (USA)
    • 年月日
      2011-11-14
  • [学会発表] Simple Synthesis of Water-Soluble Gold Nanoparticles by Gas-Liquid Interfacial Discharge Plasma2011

    • 著者名/発表者名
      Q.Chen
    • 学会等名
      15th International Conference on Thin Films
    • 発表場所
      Kyoto
    • 年月日
      2011-11-08
  • [学会発表] DNA-Mediated Synthesis of Gold Nanoparticles by Gas-Liquid Interfacial Discharge Plasma2011

    • 著者名/発表者名
      Q.Chen
    • 学会等名
      応用物理学会プラズマエレクトロニクス分科会20周年(研究会創設25周年)記念特別シンポジウム
    • 発表場所
      名古屋市
    • 年月日
      2011-10-22
  • [学会発表] Nanobio Plasma Processes in Solid-Gas-Liquid Interfacial Layers2011

    • 著者名/発表者名
      R.Hatakeyama
    • 学会等名
      Northeastern Asia Symposium on Plasma Fusion
    • 発表場所
      Daejeon (Korea)(Invited)
    • 年月日
      2011-09-25
  • [学会発表] Plasma induced synthesis of water-soluble DNA conjugated gold nanoparticles2011

    • 著者名/発表者名
      Q.Chen
    • 学会等名
      The 30th International Conference on Phenomena in Ionized Gases
    • 発表場所
      Belfast, Northern Ireland, UK
    • 年月日
      2011-09-01
  • [学会発表] 気液界面プラズマを用いた金ナノ粒子粒径制御合成に対するDNAの効果2011

    • 著者名/発表者名
      金子俊郎
    • 学会等名
      平成23年秋季第72回応用物理学会学術講演会
    • 発表場所
      山形市
    • 年月日
      2011-08-31
  • [学会発表] DNA Delivery System Using Nano-Bio Conjugates Synthesized by Liquid Related Plasmas2011

    • 著者名/発表者名
      T.Kaneko
    • 学会等名
      The 1st International Symposium of Plasma Biosciences
    • 発表場所
      Seoul (Korea)(Invited)
    • 年月日
      2011-08-14
  • [学会発表] Size-Controlled Synthesis of Gold Nanoparticles Using Gas-Liquid Interfacial Plasmas with DNA Solution2011

    • 著者名/発表者名
      T.Kaneko
    • 学会等名
      第24回プラズマ材料科学シンポジウム
    • 発表場所
      Osaka(Invited)
    • 年月日
      2011-07-19
  • [学会発表] Gas-Liquid Interfacial Plasmas and Nano-Bio Material Applications2011

    • 著者名/発表者名
      R.Hatakeyama
    • 学会等名
      The 3rd International Conference on Microelectronics and Plasma Technology (Plenary)
    • 発表場所
      Dalian (China)
    • 年月日
      2011-07-04

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公開日: 2013-06-26  

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