コラーゲン

Aug 01, 2023

Scientific Reports volume 12、記事番号: 6104 (2022) この記事を引用

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メトリクスの詳細

この研究では、架橋剤としてエピクロロヒドリン (ECH) を使用し、マグネタイト@シリカ (Fe3O4@SiO2) ナノ粒子をアイシングラスタンパク質コラーゲン (IGPC) でカプセル化することにより、新しい磁性有機無機ハイブリッド触媒を作製しました。 調製された粒子の特性評価研究は、さまざまな分析技術、特にフーリエ変換赤外 (FTIR) 分析、走査型電子顕微鏡 (SEM)、透過型電子顕微鏡 (TEM)、振動サンプル磁力測定 (VSM)、エネルギー分散型 X 線分光法によって行われました。 (EDS)、粉末 X 線回折 (XRD)、熱重量分析 (TGA)、およびブルナウアー・エメット・テラー (BET) 分析。 ＸＲＤ結果は、それぞれマグネタイトとアイシングラスに寄与する結晶相と非晶質相を示した。 また、コア／シェル構造が形成されていることをＴＥＭ像により確認した。 合成されたFe3O4@SiO2/ECH/IGは、イサチン、マロノニトリル、およびCH酸の多成分反応によるスピロオキシインドール誘導体の合成における二官能性不均一系触媒として適用され、その優れた触媒特性が実証されました。 この環境に優しいアプローチの利点は、触媒の添加量が少なく、反応時間が短く、安定性があり、少なくとも 4 回の実行でリサイクル可能であることです。

現在、二官能性触媒の使用は、グリーンで環境に優しい経路およびプロセスでの化学反応を促進するための新しい分野となっています。 環境をより尊重した新しいアプローチを開発するために、触媒開発戦略は現在、再生可能な資源に由来する多糖類やタンパク質などの天然由来のポリマーを指向しており、多くの場合生体適合性があり、合成の対応物よりも生分解性が高いです。 再生可能な天然ポリマーから調製されるバイオベースの不均一触媒は、生分解性、安定性、リサイクル可能性などの大きな利点により、近年大きな注目を集めています。 ナノ粒子と生分解性ポリマーを組み合わせると、ナノバイオ複合材料が得られ、さまざまな触媒用途や環境用途に応用できる可能性があります1、2、3、4、5。

とりわけシリカ、樹脂、シリカ複合材料、磁性材料などの天然ポリマーの固定化には、多くの担体が一般的に使用されてきました。 Cu、Co、Fe、Ni などの金属をベースとした磁性ナノ粒子は、タンパク質を固定化するための強力な固体支持システムを提供します 6、7、8、9、10。その中でも、マグネタイト ナノ粒子 (Fe3O4) は、超常磁性、低毒性などの顕著な特性を備えています。 、比表面積が高く、生体適合性があり、分離が容易なため、研究者にとって興味深いものとなっています。

タンパク質の固定化に最も一般的に使用される技術の 1 つは架橋です。 コラーゲン材料には、グルタルアルデヒド、イソシアネート、グリオキサール、カルボジイミドなどの多くの架橋剤が使用されました11。

多糖類（セルロース、キトサン、キチン、アルギン酸塩、カラギーナン、リグニン、フコイダンなど）やタンパク質などの天然ポリマーは、化学変換の触媒として使用されてきました12、13、14、15、16、17、18。 磁性粒子を天然ポリマーでコーティングすると、磁性粒子の官能基を利用して化学反応を促進し、分離も容易になります19,20。

農業および海洋廃棄物を付加価値のある材料に変えるという私たちの関心に基づいて、コラーゲンタンパク質を多く含む魚の浮き袋由来の天然ポリマーであるアイシングラス（IG）を使用して、Fe3O4@SiO2ナノ粒子をカプセル化しました。架橋剤としてエピクロロヒドリン (ECH)。 Fe3O4@SiO2/ECH/IGと名付けられた調製されたハイブリッド材料は、スピロオキシインドール誘導体の合成における二官能性不均一系触媒として適用された。 酸性基と塩基性基の両方を持つ天然ポリマー IG をベースにしたこのようなハイブリッド材料は、トリアゾール 24、4H-ピラン誘導体 25、スズキカップリング 26 の合成など、さまざまな化学変換において非常に有効な触媒であることが示されています。 IG には、その特性と触媒性能が長年にわたって証明されているアミノ酸が多数含まれています 27,28。