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Halloysit-Nanoröhren (HNT) sind natürlich vorkommende Ton-Nanoröhren, die aufgrund ihrer einzigartigen hohlen röhrenförmigen Struktur, ihrer biologischen Abbaubarkeit sowie ihrer mechanischen und Oberflächeneigenschaften in fortschrittlichen Materialien verwendet werden können.Allerdings ist die Ausrichtung dieser Ton-Nanoröhren 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 mit einem Magnetrotor wurden Tonnanoröhren auf einem Glassubstrat ausgerichtet.
Wenn das Wasser verdunstet, erzeugt das Rühren der wässrigen GNT-Dispersion Scherkräfte auf die Ton-Nanoröhren, wodurch sie sich in Form von Wachstumsringen ausrichten.Verschiedene Faktoren, die die HNT-Strukturierung beeinflussen, wurden untersucht, einschließlich HNT-Konzentration, Ladung der Nanoröhren, Trocknungstemperatur, Rotorgröße und Tröpfchenvolumen.
Zusätzlich zu physikalischen Faktoren wurden Rasterelektronenmikroskopie (SEM) und Polarisationslichtmikroskopie (POM) verwendet, um die mikroskopische Morphologie und Doppelbrechung von HNT-Holzringen zu untersuchen.
Die Ergebnisse zeigen, dass, wenn die HNT-Konzentration 5 Gew.-% übersteigt, die Ton-Nanoröhren eine perfekte Ausrichtung erreichen und eine höhere HNT-Konzentration die Oberflächenrauhigkeit und Dicke des HNT-Musters erhöht.
Darüber hinaus förderte das HNT-Muster die Anhaftung und Proliferation von Maus-Fibroblasten (L929)-Zellen, von denen beobachtet wurde, dass sie gemäß einem kontaktgesteuerten Mechanismus entlang der Ausrichtung der Ton-Nanoröhren wachsen.Somit hat das derzeitige einfache und schnelle Verfahren zum Ausrichten von HNT auf festen Substraten das Potenzial, eine auf Zellen ansprechende Matrix zu entwickeln.
Eindimensionale (1D) Nanopartikel wie Nanodrähte, Nanoröhren, Nanofasern, Nanostäbchen und Nanobänder aufgrund ihrer herausragenden 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/Siliciumdioxid, SiO2), die ihre selektive Modifizierung ermöglicht.
Aufgrund der Biokompatibilität und sehr geringen Toxizität können diese Ton-Nanoröhren in biomedizinischen, Kosmetik- und Tierpflegeanwendungen eingesetzt werden, da Ton-Nanoröhren eine hervorragende Nanosicherheit in verschiedenen Zellkulturen aufweisen.Diese Ton-Nanoröhren haben die Vorteile niedriger Kosten, breiter Verfügbarkeit und einfacher chemischer Modifizierung auf Silanbasis.
Die Kontaktrichtung bezieht sich auf das Phänomen der Beeinflussung der Zellorientierung basierend auf geometrischen Mustern wie Nano-/Mikrorillen auf einem Substrat.Mit der Entwicklung des Tissue Engineering wurde das Phänomen der Kontaktkontrolle weit verbreitet, 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 einer HNT-Dispersion auf einen runden Glasobjektträger der HNT-Tropfen zwischen zwei sich berührenden Oberflächen (dem Objektträger und dem Magnetrotor) komprimiert, um eine Dispersion zu werden, die durch die Kapillare hindurchtritt.Die Aktion wird erhalten und erleichtert.Verdunstung von weiterem Lösungsmittel am Rand der Kapillare.
Dabei sorgt die vom rotierenden Magnetrotor erzeugte Scherkraft dafür, dass sich das HNT am Rand der Kapillare in der richtigen Richtung auf der Gleitfläche ablagert.Wenn das Wasser verdunstet, übersteigt die Kontaktkraft die Pinning-Kraft und drückt die Kontaktlinie in Richtung Mitte.Daher wird unter der synergistischen Wirkung von Scherkraft und Kapillarkraft nach der vollständigen Verdunstung von Wasser ein Baumringmuster von HNT gebildet.
Darüber hinaus zeigen die POM-Ergebnisse die offensichtliche Doppelbrechung der anisotropen HNT-Struktur, die die SEM-Bilder auf die parallele Ausrichtung der Ton-Nanoröhren zurückführen.
Darüber hinaus wurden L929-Zellen, die auf Jahrring-Ton-Nanoröhren mit unterschiedlichen HNT-Konzentrationen kultiviert wurden, basierend auf einem kontaktgetriebenen Mechanismus bewertet.Wohingegen L929-Zellen eine zufällige Verteilung auf Ton-Nanoröhren in Form von Wachstumsringen mit 0,5 Gew.-% HNT zeigten.In den Strukturen von Tonnanoröhren mit einer NTG-Konzentration von 5 und 10 Gew.-% finden sich längliche Zellen entlang der Richtung der Tonnanoröhren.
Zusammenfassend wurden HNT-Wachstumsring-Designs im Makromaßstab unter Verwendung einer kostengünstigen und innovativen Technik hergestellt, um die Nanopartikel in einer geordneten Weise anzuordnen.Die Bildung der Struktur von Ton-Nanoröhren wird maßgeblich durch die HNT-Konzentration, Temperatur, Oberflächenladung, Rotorgröße und 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 unter Verwendung von SEM-Bildern bestätigt.Mit steigender NTT-Konzentration nimmt die Dicke und Rauheit der NTG-Beschichtung zu.Daher schlägt die vorliegende Arbeit eine einfache Methode vor, um großflächig Strukturen aus Nanopartikeln aufzubauen.
Chen Yu, Wu F, He Yu, Feng Yu, Liu M (2022).Ein Muster aus „Baumringen“ aus Halloysit-Nanoröhren, die durch Rühren zusammengesetzt werden, wird verwendet, um die Zellausrichtung zu steuern.Angewandte Nanomaterialien ACS.https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsanm.2c03255
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Bhavna Kaveti ist Wissenschaftsautorin aus Hyderabad, Indien.Sie hat MSc und MD vom Vellore Institute of Technology, Indien.in organischer und medizinischer Chemie von der Universität von Guanajuato, Mexiko.Ihre Forschungsarbeit bezieht sich auf die Entwicklung und Synthese von bioaktiven Molekülen auf Basis von Heterocyclen und sie hat Erfahrung in der mehrstufigen und Mehrkomponentensynthese.Während ihrer Doktorarbeit arbeitete sie an der Synthese verschiedener heterocyclischer gebundener und fusionierter peptidomimetischer Moleküle, von denen erwartet wird, dass sie das Potenzial haben, die biologische Aktivität weiter zu funktionalisieren.Beim Schreiben von Dissertationen und Forschungsarbeiten erforschte sie ihre Leidenschaft für wissenschaftliches Schreiben und Kommunikation.
Hohlraum, Buffner.(28. September 2022).Halloysit-Nanoröhren werden durch ein einfaches Verfahren in Form von "Jahresringen" gezüchtet.Azonano.Abgerufen am 19. Oktober 2022 von https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39733.
Hohlraum, Buffner."Halloysit-Nanoröhren, die durch ein einfaches Verfahren als 'Jahresringe' gezüchtet wurden".Azonano.19. Oktober 2022 .19. Oktober 2022 .
Hohlraum, Buffner."Halloysit-Nanoröhren, die durch ein einfaches Verfahren als 'Jahresringe' gezüchtet wurden".Azonano.https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39733.(Stand 19. Oktober 2022).
Hohlraum, Buffner.2022. Halloysit-Nanoröhren, die durch eine einfache Methode in „Jahresringen“ gezüchtet werden.AZoNano, aufgerufen am 19. Oktober 2022, https://www.azonano.com/news.aspx?newsID=39733.
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