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Halloysit-Nanoröhren (HNT) sind natürlich vorkommende Ton-Nanoröhren, die aufgrund ihrer einzigartigen Hohlröhrenstruktur, biologischen Abbaubarkeit sowie mechanischen und Oberflächeneigenschaften in fortschrittlichen Materialien verwendet werden können.Allerdings ist die Ausrichtung dieser Tonnanoröhren aufgrund des Fehlens direkter Methoden schwierig.
​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​ ​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​​.Bildnachweis: Captureandcompose/Shutterstock.com
In diesem Zusammenhang schlägt ein in der Zeitschrift ACS Applied Nanomaterials veröffentlichter Artikel eine effiziente Strategie zur Herstellung geordneter HNT-Strukturen vor.Durch Trocknen ihrer wässrigen Dispersionen mithilfe eines Magnetrotors wurden Ton-Nanoröhren auf einem Glassubstrat ausgerichtet.
Wenn das Wasser verdunstet, erzeugt das Rühren der wässrigen GNT-Dispersion Scherkräfte auf die Ton-Nanoröhren, die dazu führen, dass sie sich in Form von Wachstumsringen ausrichten.Verschiedene Faktoren, die die HNT-Strukturierung beeinflussen, wurden untersucht, darunter HNT-Konzentration, Nanoröhrenladung, Trocknungstemperatur, Rotorgröße und Tröpfchenvolumen.
Zusätzlich zu physikalischen Faktoren wurden Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Polarisationslichtmikroskopie (POM) verwendet, um die mikroskopische Morphologie und Doppelbrechung von HNT-Holzringen zu untersuchen.
Die Ergebnisse zeigen, dass die Ton-Nanoröhren eine perfekte Ausrichtung erreichen, wenn die HNT-Konzentration 5 Gew.-% übersteigt, und eine höhere HNT-Konzentration die Oberflächenrauheit und Dicke des HNT-Musters erhöht.
Darüber hinaus förderte das HNT-Muster die Anheftung und Proliferation von Maus-Fibroblastenzellen (L929), bei denen beobachtet wurde, dass sie entlang der Ton-Nanoröhren-Ausrichtung nach einem kontaktgesteuerten Mechanismus wachsen.Somit hat die derzeitige einfache und schnelle Methode zur Ausrichtung von HNT auf festen Substraten das Potenzial, eine auf Zellen reagierende Matrix zu entwickeln.
Eindimensionale (1D) Nanopartikel wie Nanodrähte, Nanoröhren, Nanofasern, Nanostäbe und Nanobänder aufgrund ihrer hervorragenden mechanischen, elektronischen, optischen, thermischen, biologischen und magnetischen Eigenschaften.
Halloysit-Nanoröhren (HNTs) sind natürliche Ton-Nanoröhren mit einem Außendurchmesser von 50–70 Nanometern und einem inneren Hohlraum von 10–15 Nanometern mit der Formel Al2Si2O5(OH)4·nH2O.Eines der einzigartigen Merkmale dieser Nanoröhren ist eine unterschiedliche innere/äußere chemische Zusammensetzung (Aluminiumoxid, Al2O3/Siliziumdioxid, SiO2), die ihre selektive Modifikation ermöglicht.
Aufgrund ihrer Biokompatibilität und sehr geringen Toxizität können diese Ton-Nanoröhren in biomedizinischen, kosmetischen und tierpflegerischen Anwendungen eingesetzt werden, da Ton-Nanoröhren in verschiedenen Zellkulturen eine ausgezeichnete Nanosicherheit aufweisen.Diese Ton-Nanoröhren zeichnen sich durch niedrige Kosten, große Verfügbarkeit und einfache chemische Modifizierung auf Silanbasis aus.
Unter Kontaktrichtung versteht man das Phänomen der Beeinflussung der Zellorientierung anhand geometrischer Muster wie Nano-/Mikrorillen auf einem Substrat.Mit der Entwicklung des Tissue Engineering wurde das Phänomen der Kontaktkontrolle weithin genutzt, um die Morphologie und Organisation von Zellen zu beeinflussen.Der biologische Prozess der Expositionskontrolle bleibt jedoch unklar.
Die vorliegende Arbeit demonstriert einen einfachen Prozess der Bildung der HNT-Wachstumsringstruktur.Bei diesem Verfahren wird nach dem Auftragen eines Tropfens HNT-Dispersion auf einen runden Glasobjektträger der HNT-Tropfen zwischen zwei Kontaktflächen (dem Objektträger und dem Magnetrotor) komprimiert, um eine Dispersion zu bilden, die durch die Kapillare gelangt.Die Handlung bleibt erhalten und erleichtert.Verdunstung von mehr Lösungsmittel am Rand der Kapillare.
Dabei bewirkt die durch den rotierenden Magnetrotor erzeugte Scherkraft, dass sich das HNT am Rand der Kapillare in der richtigen Richtung auf der Gleitfläche ablagert.Wenn das Wasser verdunstet, übersteigt die Kontaktkraft die Haltekraft und drückt die Kontaktlinie zur Mitte hin.Daher bildet sich unter der synergistischen Wirkung von Scherkraft und Kapillarkraft nach der vollständigen Verdunstung des Wassers ein Baumringmuster aus HNT.
Darüber hinaus zeigen die POM-Ergebnisse die scheinbare Doppelbrechung der anisotropen HNT-Struktur, die die REM-Bilder auf die parallele Ausrichtung der Tonnanoröhren zurückführen.
Darüber hinaus wurden L929-Zellen, die auf Jahrring-Ton-Nanoröhren mit unterschiedlichen HNT-Konzentrationen kultiviert wurden, anhand eines kontaktgesteuerten Mechanismus bewertet.L929-Zellen hingegen zeigten eine zufällige Verteilung auf Tonnanoröhren in Form von Wachstumsringen mit 0,5 Gew.-% HNT.In den Strukturen von Ton-Nanoröhren mit einer NTG-Konzentration von 5 und 10 Gew.-% finden sich entlang der Richtung der Ton-Nanoröhren längliche Zellen.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass makroskalige HNT-Wachstumsringdesigns mithilfe einer kostengünstigen und innovativen Technik zur geordneten Anordnung der Nanopartikel hergestellt wurden.Die Bildung der Struktur von Ton-Nanoröhren wird maßgeblich von der HNT-Konzentration, der Temperatur, der Oberflächenladung, der Rotorgröße und dem Tröpfchenvolumen beeinflusst.HNT-Konzentrationen von 5 bis 10 Gew.-% ergaben hochgeordnete Anordnungen von Ton-Nanoröhren, während diese Anordnungen bei 5 Gew.-% Doppelbrechung mit leuchtenden Farben zeigten.
Die Ausrichtung der Ton-Nanoröhren entlang der Richtung der Scherkraft wurde mithilfe von REM-Bildern bestätigt.Mit zunehmender NTT-Konzentration nehmen Dicke und Rauheit der NTG-Beschichtung zu.Daher schlägt die vorliegende Arbeit eine einfache Methode zum Aufbau großflächiger Strukturen aus Nanopartikeln vor.
Chen Yu, Wu F, He Yu, Feng Yu, Liu M (2022).Ein Muster aus „Baumringen“ aus Halloysit-Nanoröhren, die durch Rühren zusammengesetzt werden, wird zur Steuerung der Zellausrichtung verwendet.Angewandte Nanomaterialien ACS.https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsanm.2c03255
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Bhavna Kaveti ist eine Wissenschaftsjournalistin aus Hyderabad, Indien.Sie hat einen MSc und MD vom Vellore Institute of Technology, Indien.in organischer und medizinischer Chemie an der Universität Guanajuato, Mexiko.Ihre Forschungsarbeit bezieht sich auf die Entwicklung und Synthese bioaktiver Moleküle auf Basis von Heterozyklen und sie verfügt über Erfahrung in der Mehrschritt- und Mehrkomponentensynthese.Während ihrer Doktorarbeit beschäftigte sie sich mit der Synthese verschiedener heterocyclischer gebundener und fusionierter peptidomimetischer Moleküle, von denen man erwartet, dass sie das Potenzial haben, die biologische Aktivität weiter zu funktionalisieren.Während sie Dissertationen und Forschungsarbeiten verfasste, entdeckte sie ihre Leidenschaft für wissenschaftliches Schreiben und Kommunikation.
Hohlraum, Buffner.(28. September 2022).Halloysit-Nanoröhren werden mit einer einfachen Methode in Form von „Jahresringen“ gezüchtet.AZonano.Abgerufen am 19. Oktober 2022 von https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39733.
Hohlraum, Buffner.„Halloysit-Nanoröhren werden mit einer einfachen Methode als ‚Jahresringe‘ gezüchtet“.AZonano.19. Oktober 2022 .19. Oktober 2022 .
Hohlraum, Buffner.„Halloysit-Nanoröhren werden mit einer einfachen Methode als ‚Jahresringe‘ gezüchtet“.AZonano.https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39733.(Stand: 19. Oktober 2022).
Hohlraum, Buffner.2022. Halloysit-Nanoröhren, die mit einer einfachen Methode in „Jahresringen“ gezüchtet werden.AZoNano, abgerufen am 19. Oktober 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39733.
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