米乐m6官方网站【会长：吉川博之】（以下简称“AIST”）界面纳米结构研究中心主任清水俊美和高轴比纳米结构组织研究团队既有水溶性部分，也有油溶性部分两亲分子并在有机溶剂中自组装，可制造出内径40～200nm（纳米：纳米是十亿分之一）、外径70～500nm、长度数μm（微米）的各种形状。有机纳米管与传统方法相比，该方法使用的溶剂量不到 1/1000，从而可以生产大量有机纳米管（图 1）。
与碳纳米管不同，有机纳米管在水中具有优异的分散性，也可用于尺寸为10纳米以上的材料，例如蛋白质和核酸。客体物质可以包含（include）在里面。目前正在作为包合物进行商业化环糊精可以掺入太大而无法包含的功能物质，有望在医疗、健康、纳米生物领域有广泛的应用。
这项研究的成果将在 7 月 25 日至 27 日在 Pacifico Yokohama 举行的 Olga Techno 2006 上展出。
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| 图1（左）由有机纳米管组成的白色固体粉末（重约100克）（平均外径= 80 nm，平均内径= 60 nm）和（右）其扫描电子显微照片 |
从应用开发、实际应用和批量生产的角度来看，由碳原子组成的碳纳米管的研究正在大力推进，但存在外径为10至几十纳米、尺寸与多壁碳纳米管相似的有机纳米管。两亲性分子，例如肥皂分子，在一个分子中同时具有水溶性部分（亲水性部分）和油溶性部分（疏水性部分），在水中自发地聚集（称为自组装）形成纳米管结构，并且已发现只有某些两亲性分子，例如磷脂、糖脂和肽脂，自组装成纳米管形式。有机纳米管的尺寸根据所使用的分子而变化，但一般内径为10～200nm，外径为40～1000nm，长度为数微米～数百微米。分子形成亲水部分朝外的双层膜结构，膜结构呈圆柱形层状堆叠（图2）。其主要特点是其数以百万计的分子不是化学键合，而是通过分子间力聚集在一起，有序排列，形成稳定的管状结构。
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| 图2 有机纳米管的典型分子堆积图。蝌蚪形两亲性分子的头部是亲水部分，尾部是疏水部分。 |
合成有机纳米管的一种技术是水中自组装法，但它的缺点是需要大量的水，水的量是纳米管重量的1,000至10,000倍。此外，分子最终转变为管状聚集体需要许多步骤和很长的时间（图3）。因此，在实验室水平上大规模生产1克或以上的纳米管被认为是困难的。
过去10年来，产业技术研究所一直在推动用于纳米管形成的两亲性分子的设计、合成和自组装的研究和开发，现已成功量产有机纳米管。这项研究是作为日本科学技术振兴机构（JST）和AIST之间的联合研究项目[战略基础研究推进项目（CREST）项目，2000-2000财年]和JST委托研究[战略基础研究推进项目（SORST）项目，2005-2005财年]的一部分进行的。
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| 图3 两亲性分子在水中转变为球形聚集体、卷曲聚集体、最终转变为纳米管形态的形成机制 |
这次，针对纳米管的形成，我们使用低成本且安全的原料（例如糖和肽）来设计和合成N-糖苷型糖脂或肽脂质，这些原料可用于食品中的亲水性和疏水性部分。此外，他们没有使用水作为溶剂，而是通过在安全的有机溶剂（例如乙醇）中自组装来成功合成中空纤维有机纳米管，乙醇也用于食品。
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| 图4 两亲性分子在有机溶剂中自组装机制的推算图（制图合作：产业技术研究院纳米技术研究部） |
只需将溶剂置于室温或浓缩，并使用能够很好溶解纳米管材料的有机溶剂，我们就可以使用比传统方法少1,000至10,000倍的溶剂生产大量（超过1公斤）的有机纳米管固体粉末。据认为，这些分子只需一步即可组装成纳米管结构，无需经历在水中形成纳米管所需的多个步骤，这就是它们在如此短的时间内获得大量的原因（图4）。透射电子显微镜和扫描电子显微镜证实，白色固体粉末由内径为40至200 nm、外径为70至500 nm、长度为数微米的有机纳米管组成（图5）。
通过使用有机溶剂的这项技术，可以使用约10升有机溶剂制造出重量超过1公斤的有机纳米管（传统方法需要20,000升水），但仅此而已。为了生产可以掺入（包含）功能性物质的纳米管，通常需要几天或更长时间的真空干燥，但是通过使用有机溶剂，干燥变得更容易并且可以在几个小时内完成。
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| 图5 构成白色固体粉末的有机纳米管的扫描电子显微照片（透射模式） |
该有机纳米管是特性、尺寸、功能与碳纳米管不同的纳米管结构，作为日本的研究，预计未来的应用、开发研究、实用化研究将会加速。因此，我们目前将产品命名为Organic Nanotube AIST并申请注册商标。
环糊精由6至8个葡萄糖分子连接成环组成，广泛应用于食品、医疗应用和家居用品等各个领域。通过将各种有机小分子纳入（包合）到其中空的孔隙中，它具有稳定不稳定物质、缓慢释放药物和香料以及溶解难溶于水的物质的能力。另一方面，糖脂自组装形成的有机纳米管在水中分散良好，可以将蛋白质、核酸、病毒、金属纳米粒子等大分子物质掺入这些环糊精无法捕获的纳米管中，并将其分散在水中。例如，使用内径为30至60 nm的有机纳米管，我们成功地将尺寸约为1至20 nm的金纳米颗粒和直径为12 nm的球状蛋白质（铁蛋白）结合在一起（图6）。
目前，利用包合功能的环糊精包合产品正在研发中，很多已经实现商业化，但本次开发的有机纳米管可以大量合成，并且可以包合大分子，因此有望作为具有包合功能的新物质获得工业应用。
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| 图6（左、中）电子显微照片显示两种不同尺寸的金纳米颗粒被装入内径30至50 nm的有机纳米管中，（右）外径12 nm的铁蛋白被装入内径60 nm的有机纳米管中 |
作为一种具有吸附、包容、缓释作用的新型有机纳米管容器和有机纳米管载体，可用于（1）农业（去除朊病毒、缓释肥料等）、（2）食品（脂肪排出、功能纤维等）、（3）健康（防脱发、过滤过敏原等）。我们将继续开发有机纳米管，着眼于各个领域的应用，包括（4）医疗（靶向给药系统、血液净化、病毒捕获、胰岛素给药、喷雾等）、（5）环境（金属颗粒去除等）、以及（6）其他女性和老年人保健食品添加剂材料。