science >> Wetenschap >  >> nanotechnologie

Halloysite kan een veelbelovend natuurlijk nanomateriaal zijn

a) Klei nanobuisjes laden met medicijn uit verzadigingsoplossing. B, c) Mengen met medicijnoplossing, lucht wegpompen, en het naar binnen trekken van medicijnmoleculen, wassen, en geladen buizen.

Onderzoekers hebben onlangs gepresenteerd in Geavanceerde materialen een breed toepassingsgebied van halloysiet-kleibuizen.

Halloysite is een natuurlijk biocompatibel nanomateriaal dat tegen lage kosten in duizenden tonnen verkrijgbaar is. waardoor het een goede kandidaat is voor nanoarchitecturale composieten. In chemische samenstelling, ze lijken op kaolien en kunnen worden beschouwd als opgerolde kaolienplaten met een binnendiameter van 10 tot 20 nm, buitendiameter van 40 tot 70 nm en een lengte van 500 tot 1500 nm. De binnenkant van halloysiet bestaat uit Al2O3, terwijl de externe voornamelijk SiO2 is.

Het binnenste lumen van halloysiet kan worden aangepast door te etsen tot 20 tot 30% van het buisvolume en te worden gebruikt als een natuurlijke nanocontainer voor het laden en aanhoudende afgifte van chemische middelen. Deze keramische nanobuisjes vormen een "skelet" in de bulkpolymeren, verbetering van de composietsterkte en hechting. Deze "skeletbotten" kunnen geladen zijn met actieve verbindingen, zoals echte botten beladen zijn met merg, extra functionaliteit voor polymeren (antimicrobieel, anti-veroudering, anticorrosief, en vlamvertraging).

Halloysite-buizen kunnen enzymen omsluiten voor langere opslag, hogere temperatuur, en uitgebreide functionaliteit, terwijl de opening van de buis zorgt voor levering van kleine substraatmoleculen in de binnenkant van de buis voor biokatalyse. Het laden van DNA in halloysiet is een andere prospectieve onderzoeksrichting. Als functionele nanoblokken, halloysietbuizen kunnen worden gebruikt voor het bouwen op biologische cellen, zoals de vorming van sporenachtige microbiële omhulsels die micro-organismen extra functies geven.

In vitro en in vivo studies op biologische cellen en wormen wijzen op de veiligheid van halloysiet, en bovendien, het kan moleculen op een beheersbare manier opslaan en vrijgeven, waardoor deze kleine containers aantrekkelijk zijn voor toepassingen bij medicijnafgifte, antimicrobiële materialen, zelfherstellende polymere composieten, en regeneratieve geneeskunde.

Het materiaal, echter, is niet biologisch afbreekbaar, aangezien er geen biologische mechanismen zijn om deze alumosilicaatklei in het lichaam af te breken, en het kan niet intraveneus in het bloed worden geïnjecteerd, maar kan eerder worden gebruikt voor externe medische behandeling met langzame afgifte van ingekapselde geneesmiddelen (bijv. in crèmes, implantaten, of wondbehandeling van weefsels).