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2013 年度 実績報告書

テンプレートを用いて構造制御されたマグネタイトナノ粒子の創成と磁気的特性解明

公募研究

研究領域融合マテリアル:分子制御による材料創成と機能開拓
研究課題/領域番号 25107727
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

研究機関九州工業大学

研究代表者

宮崎 敏樹  九州工業大学, 生命体工学研究科(研究院), 准教授 (20324973)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワードマグネタイト / テンプレート / 結晶構造 / 磁気的特性
研究概要

本研究では,マグネタイトの水溶液合成プロセスにおける,配向ゲルや立体構造の異なるテンプレート分子との相互作用解明を通じて,得られるナノ粒子の形態制御を試みる。また,これらナノ粒子の磁気的特性や交流磁場中における発熱特性の調査を通じて,有機分子との相互作用の影響を追究する。各種有機分子を共存させた条件でマグネタイト結晶の水溶液プロセス合成を試みた。まず,アニオン性,中性,カチオン性の種々の高分子を添加した。その結果,アニオン性高分子のうち,ポリアクリル酸はマグネタイト結晶生成を阻害し,代わって酸化水酸化鉄が形成された。一方,アニオン性のポリスチレンスルホン酸,カチオン性のポリジアリルジメチルアンモニウムクロリド,中性のポリエチレングリコールの添加は,マグネタイト結晶成長をやや後らせるものの,マグネタイトの核生成自体は阻害しなかった。
一方低分子化合物を添加した場合では,高分子の場合とやや挙動が異なり,カチオン性のトリスヒドロキシメチルアミノメタンを添加したときであってもマグネタイト形成が阻害された。これは,有機分子の電荷のみならず,鉄イオンとの錯体形成能もまた水溶液環境におけるマグネタイト結晶形成挙動を支配する因子として働くことを示唆している。また,らせん状高分子であるDNAを種々の濃度で添加して酸化鉄の合成を試みると,濃度増加につれてマグネタイトの結晶性や生成量が低下し,代わってヘマタイトの生成が認められる傾向にあった。配向性についてはDNA無添加のものと比べて大きな差は認められなかった。また,マグネタイトや,マグネタイト-多糖類ハイブリッドを基材として,直径数~数十ミクロンの真球状粒子がエマルションを反応場とする手法で得られた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初計画の通り,官能基や立体構造の異なる高分子やナノチューブなど,種々のテンプレート分子を用いたマグネタイト合成を行い,その結果得られるナノ粒子中の結晶構造や結晶子サイズがテンプレート分子の種類や濃度により異なり,さらに濃度増加により結晶子サイズの低下やマグネタイト結晶形成の阻害が認められるという材料化学的に興味深い成果が得られている。

今後の研究の推進方策

今後は異なるテンプレート分子を用いて得られた酸化鉄結晶の磁気的特性解析を試料振動型磁力計などを用いて定量的に測定し,結晶構造と磁気特性との関連性を明らかにする。さらに,より磁気的特性に優れることが知られている高アスペクト比の棒状マグネタイトが得られるような合成条件やテンプレート分子の探索を行う予定である。

  • 研究成果

    (22件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち査読あり 13件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 2件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Fabrication of Yttrium Phosphate Microcapsules by an Emulsion Route for in situ Cancer Radiotherapy2014

    • 著者名/発表者名
      T. Miyazaki, T. Suda, Y. Shirosaki and M. Kawashita
    • 雑誌名

      J. Med. Biol. Eng.

      巻: 34 ページ: 14-17

    • DOI

      10.5405/jmbe.1 451

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adsorption characteristics of bovine serum albumin onto alumina with a specific crystalline structure2014

    • 著者名/発表者名
      M. Kawashita, J. Hayashi, Z. Li, T. Miyazaki, M. Hashimoto, H. Hihara, H. Kanetaka
    • 雑誌名

      J. Mater. Sci.: Mater. Med.

      巻: 25 ページ: 453-459

    • DOI

      10.1007/s10856-013-5086-z

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Deposition of hydroxyapatite on SiC nanotubes in simulated body fluid2014

    • 著者名/発表者名
      T. Taguchi, T. Miyazaki, S. Iikubo, K. Yamaguchi
    • 雑誌名

      Mater. Sci. Eng. C

      巻: 34 ページ: 29-34

    • DOI

      10.1016/j.msec.2013.10.007

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Carboxymethyldextran/magnetite hybrid microspheres designed for hyperthermia2013

    • 著者名/発表者名
      T. Miyazaki, S. Anan, E. Ishida and M. Kawashita
    • 雑誌名

      J. Mater. Sci.: Mater. Med.

      巻: 24 ページ: 1125-1129

    • DOI

      10.1007/s10856-013-4874-9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of autoclave and hot water treatments on surface structure and in vitro apatite-forming ability of NaOH- and heat-treated bioactive titanium metal2013

    • 著者名/発表者名
      M. Kawashita, N. Matsui, T. Miyazaki and H. Kanetaka
    • 雑誌名

      Mater. Trans.

      巻: 54 ページ: 811-816

    • DOI

      10.2320/matertrans.M2013021

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Self-activated mesh device using shape memory alloy for periosteal expansion osteogenesis2013

    • 著者名/発表者名
      K. Yamauchi, T. Takahashi, K. Tanaka, S. Nogami, T. Kaneuji, H. Kanetaka, T. Miyazaki, B. Lethaus and P. Kessler
    • 雑誌名

      J. Biomed. Mater. Res. B Appl. Biomater.

      巻: 101 ページ: 736-742

    • DOI

      10.1002/jbm.b.32876

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Apatite mineralization behavior on polyglutamic acid hydrogels in aqueous condition : effects of molecular weight2013

    • 著者名/発表者名
      T. Miyazaki, J. Mukai, E. Ishida and C. Ohtsuki
    • 雑誌名

      Bio-Med. Mater. Eng.

      巻: 23 ページ: 339-347

    • DOI

      10.3233/BME-130758

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preparation and in vitro apatite-forming ability of porous and non-porous titania microspheres2013

    • 著者名/発表者名
      Z. Li, T. Miyazaki and M. Kawashita
    • 雑誌名

      J. Ceram. Soc. Japan

      巻: 121 ページ: 782-787

    • DOI

      10.2109/jcersj2.121.782

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biohydrogen production from oil palm frond juice and sewage sludge by a metabolically engineered Escherichia coli strain2013

    • 著者名/発表者名
      Nazlina Haiza Mohd Yasin, M. Fukuzaki, T. Maeda, T. Miyazaki, Che Mohd Hakiman Che Maail, H. Ariffin, T.K. Wood
    • 雑誌名

      Int. J. Hydrogen Energy

      巻: 38 ページ: 10277-10283

    • DOI

      10.1016/j.ijhydene.2013.06.065

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Biomineralization on Chemically Synthesized Collagen Containing Immobilized Poly-γ-glutamic Acid2013

    • 著者名/発表者名
      T. Miyazaki, A. Kuramoto, A. Hirakawa, Y. Shirosaki, C. Ohtsuki
    • 雑誌名

      Dent. Mater. J.

      巻: 32 ページ: 544-549

    • DOI

      10.4012/dmj.2012-324

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Ammonia or Nitric Acid Treatment on Surface Structure, in vitro Apatite Formation, and Visible-Light Photocatalytic Activity of Bioactive Titanium Metal2013

    • 著者名/発表者名
      M. Kawashita, N. Matsui, T. Miyazaki and H. Kanetaka
    • 雑誌名

      Colloids Surf. B Biointerfaces

      巻: 111 ページ: 503-508

    • DOI

      10.1016/j.colsurfb.2013.06.049

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structure of Yttrium and Phosphorus-Containing Microspheres Prepared by Spray Dry Method2013

    • 著者名/発表者名
      M. Kawashita, K. Nakamura, T. Miyazaki and H. Kanetaka
    • 雑誌名

      Int. J. Mater. Chem.

      巻: 3 ページ: 16-20

    • DOI

      10.1016/j.colsurfb.2013.06.049

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The investigation of bioactivity and mechanical properties of glass ionomer cements prepared from Al2O3-SiO2 glass and poly(γ-glutamic acid)2013

    • 著者名/発表者名
      J. Liu, Y. Kuwahara, Y. Shirosaki and T. Miyazaki
    • 雑誌名

      J. Nanomater.

      巻: なし ページ: ID 168409

    • DOI

      DOI: 10.1155/2013/168409

    • 査読あり
  • [学会発表] Effect of Organic Reagent Addition in Magnetite Synthesis on Its Crystalline Structure2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Kuwahara, T. Miyazaki, Y. Shirosaki and M. Kawashita
    • 学会等名
      13th Asian BioCeramics Symposium
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      20131204-20131206
  • [学会発表] Bioactivity and mechanical properties of glass ionomer cements containing Al2O3-SiO2 glass and poly(γ-glutamic acid)2013

    • 著者名/発表者名
      J. Liu, Y. Kuwahara, Y. Shirosaki and T. Miyazaki
    • 学会等名
      13th Asian BioCeramics Symposium
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      20131204-20131206
  • [学会発表] Apatite-polypeptide hybrids as novel biomaterials2013

    • 著者名/発表者名
      T. Miyazaki
    • 学会等名
      THERMEC2013
    • 発表場所
      Las Vegas, USA
    • 年月日
      20131202-20131202
    • 招待講演
  • [学会発表] チタンの結晶組織が擬似体液環境下でのアパタイト形成能に及ぼす影響2013

    • 著者名/発表者名
      佐々木駿,宮崎敏樹,城﨑由紀,横山賢一,川下将一
    • 学会等名
      第35回日本バイオマテリアル学会大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20131125-20131126
  • [学会発表] Organic-inorganic Interaction in Magnetite-polymer Composites2013

    • 著者名/発表者名
      T. Miyazaki
    • 学会等名
      Composites at Lake Louise 2013
    • 発表場所
      Lake Louise, Canada
    • 年月日
      20131104-20131104
    • 招待講演
  • [学会発表] Drug Release Behavior of Magnetite Microspheres2013

    • 著者名/発表者名
      T. Miyazaki, T. Inoue, Y. Shirosaki, M. Kawashita, T. Matsubara and A. Matsumine
    • 学会等名
      25th European Conference on Biomaterials
    • 発表場所
      Madrid, Spain
    • 年月日
      20130909-20130912
  • [図書] 体内埋め込み医療材料の開発とその理想的な性能・デザインの要件2013

    • 著者名/発表者名
      宮崎敏樹
    • 総ページ数
      440
    • 出版者
      技術情報協会
  • [図書] Hydroxyapatite Coatings for Biomedical Applications2013

    • 著者名/発表者名
      T. Miyazaki and M. Kawashita
    • 総ページ数
      445
    • 出版者
      CRC Press
  • [備考] 宮崎研究室

    • URL

      http://www.life.kyutech.ac.jp/~tmiya/

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公開日: 2015-05-28  

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