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39. コロナウイルスワクチンにおけるパターンの識別:ナノオクトパスとカーボングラフェンナノチューブ

2021年10月6日
mikandersen

元記事はこちら。

コロナウイルス ワクチンの新しい顕微鏡画像の出現は、新しい未確認の物体、パターン、要素についての警報と疑念を引き起こし、そのうちのラキンタコルムナはそのプログラム147 (Delgado, R.; Sevillano, JL 2021) と キャリー マデイ博士のプログラム (Peters, S. 2021) が反響している。C0r0n@2Inspectから、科学文献の類似点を見つけるために画像が分析され、すでに気づいたパターンと、実施されている研究の文脈における説明を見つけるために、画像は分析されています。Stew Petersの番組でCarrie Madej博士が提供した画像は以下の通りです。図1、2、3参照。


英語で「Multi-Walled Carbon Nanotube MWCNT」と呼ばれる、視覚的なスペクトル全体を貫く多層カーボンナノチューブを観察する。

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図1. 英語で「Multi-Walled Carbon Nanotube MWCNT」と呼ばれる多層カーボンナノチューブが、視覚的なスペクトル全体を貫いていることに注目してください。また、他のカーボンナノチューブとの接続を表a)、b)のリンクで観察している。Peters, S. 2021)のプログラムから取得した画像。X軸のカーボンナノチューブに、Y軸のカーボンナノチューブポリプ種が付着していることに注意。
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図2. X軸のカーボンナノチューブにY軸のカーボンナノチューブポリプ種が付着していることに注目。Peters, S. 2021)のプログラムから取得した画像。カーボンナノファイバーまたは多層ナノチューブ
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図3. カーボンナノファイバーまたは多層ナノチューブ。Peters, S. 2021)のプログラムから得られた画像。

ラキンタコルムナの147のプログラムで提供された画像は以下の通りである。図4、5、6を参照。Stew PetersのプログラムでCarrie Madej博士が露出しているものと同様のモチーフやパターンが鑑賞できるだろう。

ボックスa)とb)にあるシングルカーボンナノチューブ(単層カーボンナノチューブSWCNTs)にもご注目ください。

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図4. ボックスa)とb)にある単層カーボンナノチューブ(Single-Wall Carbon Nanotubes SWCNTs)にも注目してください。多層カーボンナノチューブ(MWCNTs)は、図2.と同様に、右端にガングリオンやナノチューブが見える。ラキンタコルムナの番組147で紹介された画像、医師による入手

(Campra, P. 2021)この画像は、単層カーボンナノチューブ(SWNT)をより詳細に示しており、その内容は薬理学的な性質のものである可能性があります。

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図5. この画像は、その内容が薬理学的性質を持ち得る単層カーボンナノチューブ(SWNTs)を、より詳細に示している。

図6.は、このことをよりよく表しています。ラキンタコルムナの番組147で紹介された画像、医師が入手(Campra, P. 2021)
多層カーボンナノチューブ(暗色)の詳細画像。わずかに緑がかったコアを示しており、意図する標的臓器で放出するための薬理学的製剤である可能性がある。

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図.6. 多層カーボンナノチューブ(暗色)の詳細画像。

この多層カーボンナノチューブは、意図された標的臓器で放出される薬理学的製品となり得る、わずかに緑色がかったコアを示している。ポリプの形をしたガングリオン・フラゲラの端に注目。画像の右側に単層カーボンナノチューブ(ライター)が見える。ラキンタコルムナの番組147で紹介された画像、医師が入手(Campra, P. 2021)


グラフェンオクトパス


コロナウイルスワクチンのサンプルの中で最も印象的な物体は、図2と6で観察されたもので、触手を持つポリプ(ヒドラアテヌータやヒドラブルガリスなど)の形状に似ている。実は、図7、9の(Dasgupta, K.; Joshi, JB; Paul, B.; Sen, D.; Banerjee, S. 2013) や (Sharon, M. .; Sharon, M. 2006) の文献で確認されているように、これは炭素タコなのだそうです。触手の形状は非常によく似ており、そのコンフォメーションはカーボンナノチューブに由来するものである。

カーボンナノチューブから開発できるグラフェンオクトパスの同定、または連結したオクトパスの同定。 科学文献からの画像は、Dasguptaの研究にある

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図.7. カーボンナノチューブから開発可能なグラフェンオクトパスの同定、または連結。科学文献からの画像は、Dasguptaの研究にある。(Dasgupta, K.; Joshi, JB; Paul, B.; Sen, D.; Banerjee, S. 2013)

単層および多層カーボンナノチューブは、図8に示すように、本質的にグラフェンまたは酸化グラフェンの円筒体であることを忘れてはならない。単層カーボンナノチューブ(SWCNTs、多層カーボンナノチューブ(MWCNTs)の壁が一枚の場合)、内部に他の円筒を持っていない。これらの物体は、その特性評価、機能化、そして何よりもその毒性と損傷について、科学文献によく記載されている(Bottini, M.; Bruckner, S.; Nika, K.; Bottini, N.; Bellucci, S, A. Magrini, T. Mustelin 2006|J. Muller, I. Decordier, PH Hoet, N. Lombaert, L. Thomassen, F. Huaux, M. Kirsch-Volders 2008|Pulskamp, K.; Diabaté, S.; Krug, HF 2007Brown, DM; Kinloch, IA; Bangert, U.; Windle, AH; Walter, D.M.; Walker, G.S.; Stone, VICKI 2007|Tian, F.; Cui, D.; Schwarz, H.; Estrada, G.G.; Kobayashi, H. 2006|Shvedova, A.A. Kisin, ER; Mercer, R.; Murray, AR; Johnson, VJ; Potapovich, AI; Baron, P. 2005 | Lam, CW; James, JT; McCluskey, R.; Hunter, R.L. 2004 | Davoren, M.; Herzog, E.; Casey, A.; Cottineau, B.; Chambers, G. 2007年|Zhu, L.; Chang, DW; Dai, L.; Hong, Y. 2007年|Manna, S.K.; Sarkar, S.; Barr, J.; Wise, K.; Barrier, EV; Jejelowo, O.; Ramesh, GT 2005年|Jia, G.; Wang, H.; Yan, L. ; Wang, X.; Pei, R.; Yan, T.; Guo, X. 2005|Cui, D.; Tian, F.; Ozkan, CS; Wang, M.; Gao, H. 2005|Warheit, DB 2006|Ghosh, M.; Chakraborty, A.; Bandyopadhyay, M.; Mukherjee, A. 2011).2006年|Shvedova, A. A.; Kisin, ER; Mercer, R.; Murray, AR; Johnson, VJ; Potapovich, AI; Baron, P. 2005年|Lam, CW; James, JT; McCluskey, R.; Hunter, R.L. 2004年|Davoren, M.; Herzog, E.; Casey, A.; Cottineau, B.; Chambers, G.; Byrne, H. J.; Lyng, FM 2007年|Zhu, L.; Chang, DW; Dai, L.; Hong, Y. 2007年|Manna, S. K.; Sarkar, S.; Barr, J.; Wise, K.; Barrier, EV; Jejelowo, O.; Ramesh, GT 2005 | Jia, G.; Wang, H.; Yan, L.; Wang, X.; Pei, R.; Yan, T.; Guo, X. 2005年|Cui, D.; Tian, F.; Ozkan, CS; Wang, M.; Gao, H. 2005年|Warheit, DB 2006年|Ghosh, M.; Chakraborty, A.; Bandyopadhyay, M.; Mukherjee, A. 2011年|Ghosh, M.; Chakraborty, A.; Bandyopadhyay, A.; Mukherjee, A.) 2006年|Shvedova, A. A.; Kisin, ER; Mercer, R.; Murray, AR; Johnson, VJ; Potapovich, AI; Baron, P. 2005年|Lam, CW; James, JT; McCluskey, R.; Hunter, R.L. 2004年|Davoren, M.; Herzog, E.; Casey, A.; Cottineau, B.; Chambers, G.; Byrne, H. J.; Lyng, FM 2007年|Zhu, L.; Chang, DW; Dai, L.; Hong, Y. 2007年|Manna, S. K.; Sarkar, S.; Barr, J.; Wise, K.; Barrier, EV; Jejelowo, O.; Ramesh, GT 2005 | Jia, G.; Wang, H.; Yan, L.; Wang, X.; Pei, R.; Yan, T.; Guo, X. 2005|Cui, D.; Tian, F.; Ozkan, CS; Wang, M.; Gao, H. 2005|Warheit, DB 2006|Ghosh, M.; Chakraborty, A.; Bandyopadhyay, M.; Mukherjee, A. 2011). HJ; Lyng, FM 2007|Zhu, L.; Chang, DW; Dai, L.; Hong, Y. 2007|Manna, S.K.; Sarkar, S.; Barr, J.; Wise, K.; Barrier, EV; Jejelowo, O.; Ramesh, GT 2005|Jia, G.;Wang, H.;Yan, L.;B., L.;Wang, L.;P., L.;H., D.;H.;H.;H.;H.;H.;H.;H.;H.;H.;H.;H.;H.;H.;H.;H. ; Wang, X.; Pei, R.; Yan, T.; Guo, X. 2005 | Cui, D.; Tian, F.; Ozkan, CS; Wang, M.; Gao, H. 2005 | Warheit, DB 2006 | Ghosh, M.; Chakraborty, A.; Bandyopadhyay, M.; Mukherjee, A. 2011). HJ; Lyng, FM 2007|Zhu, L.; Chang, DW; Dai, L.; Hong, Y. 2007|Manna, S.K.; Sarkar, S.; Barr, J.; Wise, K.; Barrier, EV; Jejelowo, O.; Ramesh, GT 2005|Jia, G.;Wang, H.;Yan, L.;B., L.;Wang, L.;P., L.;H., D.;H.;H.;H.;H.;H.;H.;H.;H.;H.;H.;H.;H.;H.;H.;H. ; Wang, X.; Pei, R.; Yan, T.; Guo, X. 2005 | Cui, D.; Tian, F.; Ozkan, CS; Wang, M.; Gao, H. 2005 | Warheit, DB 2006 | Ghosh, M.; Chakraborty, A.; Bandyopadhyay, M.; Mukherjee, A. 2011).を参照されたい。

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図8 単層・多層カーボンナノチューブの概念図。画像はTanの研究成果から得た。(Tan, JM; Arulselvan, P.; Fakurazi, S.; Ithnin, H.; Hussein, MZ 2014)

図7の分析に戻り、(Dasgupta, K.; Joshi, JB; Paul, B.; Sen, D.; Banerjee, S.)の研究との比較。2013)、著者らは、炭素(記事中に「ブラックカーボン」として引用)からCNT(カーボンナノチューブ)の生産のための経済的な方法を達成するための彼らの調査の開発では、「流動床」(流動化現象 - ナノ粒子プロセスと混合)でその合成で、グラフェンが「カーボンタコ様構造になったことを観察したと説明しています"。研究者によって確認されたように、カーボンオクトパスを構成するナノファイバーは、スーパーキャパシタの接続または接点を作成するために有用である可能性があります。これらのタコは、別々に、または、Fe(フェロセン有機金属化合物)とアセチレンの触媒から成長したナノチューブとともに製造することができる。この記事で言及されているカーボンナノチューブは、700〜1000℃の温度で製造される多層(MWCNT)であることが明記されています。図7左の最初の2コマでは、15分後にタコが成長する様子が観察され、足の直径や長さが若干変化し、表面がざらざらしていることがわかる。タコの足はカーボンナノファイバーで、規則正しい構造ではありません。カーボンブラックがタコのような構造に変化するためには、フェロセンとともにアセチレンの存在が必要でした。アセチレンが供給されないと、変態は起こらない」。同様に、フェロセンがない場合も、変態は起こらない。カーボンナノチューブが破断し、そこからアセチレンとフェロセンの一次ナノ粒子が凝集し、炭素分子が沈殿・堆積してタコの触手が形成されるというのが、著者らの見解である。Feの粒子径が50nm以下の場合、MWCNTを触媒する。Feナノ粒子が流動層内で大きなサイズに合体すると、1つの触媒から複数の核が発生し、タコのような構造になる。" つまり、研究者たちが示すように、グラフェンのタコは、多層カーボンナノチューブを作る際に固有のものなのです。さらに、この超伝導構造がもたらす可能性を、商業的および応用技術的な観点から、結論に反映させているのである。

レビューの続きとして、図9は、カーボンオクトパスの別の例を示しており、今回は(Sharon, M.; Sharon, M. 2006)により提示されています。この論文は、化石燃料の使用を避け、大量生産を促進するために、植物の有機物質の炭素をベースとしたカーボンナノ材料の製造方法の開発を目的としていますが、750℃での炭素の熱分解実験で得られた画像を強調する価値があり、炭素枝は、(Dasgupta, K. Joshi, JB; Paul, B.; Sen, D.; Banerjee, S. 2013)が炭素のタコと認定し、(Saavedra, MS 2014)の博士論文でも特徴づけされています。このタイプのタコは、「ニッケルでメッキした銅を用いた樟脳の熱分解」で得られたものであり、ワクチンサンプルで観察される炭素タコを得るには、多くの方法と可能な組み合わせがあることが推測されます。

2006年、カーボングラフェン蛸の実験・開発とカーボンナノチューブとの関係を示す画像

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図9 2006年に行われたカーボングラフェンオクトパスの実験と開発、およびカーボンナノチューブとの関係を示すイメージ図。(Sharon, M.; Sharon, M. 2006).


カーボンオクトパスの形成を扱う別の文献は、(Lobo, LS 2016)のもので、カーボンナノチューブの製造とそれに伴うナノオクトパスの製造における科学的進歩を確認するもので、「現在、動力学、熱力学、固体化学、幾何学を一緒に使う良い基盤があり、様々な形状と構造につながる炭素成長の代替経路の理解を深めることにつながっている。タコ足炭素成長を理解することは、動力学におけるナノ形状の役割を詳細に分析するための優れた基礎を提供するものです。" 具体的には、触媒の形状がその構成のための重要なピースの1つになるカーボンオクトパスの形成の触媒作用について言及しており、実際、「スフェロイド触媒粒子のトップナノ平面は、ベース(金属-基板接触)と同じ結晶方位を持つ」と記載されています。その上部のナノ表面の大きさが、6つの炭素の五角形が形成されることによって90度回転した後、最初の平面グラフェンから成長するナノチューブの直径の基準となるのである。オクトパスカーボン成長は、低温(1000℃以下)でCNTの核生成と成長を容易に行うための成長プロセスおよび動力学と形状の役割の優れた実証例である " .

単層および多層カーボン-グラフェンナノファイバーとナノチューブ


C0r0n@v|rusワクチンサンプルの画像で繰り返されるもう一つの特徴は、長さ、太さ、密度、色が様々で、形状がある程度柔軟なフィラメントであることです。図1、4、5をご覧ください。これらの物体はカーボンナノチューブとして同定されていますが、図8に示すように、実際にはグラフェンのチューブであることを意味しています。カーボンナノチューブには単層(Single-Walled Carbon Nanotubes SWCNTs)のものと多層(Multiwalled Carbon Nanotubes MWCNTs)のものがあります。図10の画像は、その違いを示し、科学文献と対比させたものである。

科学文献における単層および多層グラフェンナノチューブの同定。 c0r0n@v|rusワクチンでその存在が確認される。

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図10. 科学文献における単層および多層グラフェンナノチューブの同定。

その存在は、c0r0n@v|rusワクチンで確認されている。ナノチューブ間のリンクまたはジョイントの包絡線(緑色のボックスで表示)も観察されている。

単層カーボンナノチューブは多層カーボンナノチューブよりも透明度が高いことがわかりますが、これは多層カーボンナノチューブの内部に他の同心円状の。図10のおおおサンプルの最初の枠(ピンクの背景)には、単層カーボンナノチューブが見えます。同じ図10のサンプルの次の枠には、多層カーボンナノチューブが見えますが、これもネクサスまたは接合点(緑の枠で区別)を持つことが特徴です。「決定的なナノコンタクトとしての金属とカーボンナノチューブ間のヘテロ接合」は、次の研究による(Rodríguez-Manzo,JA; Banhart,F.; Terrones,M.; Terrones,H.; Grobert,N.; Ajayan,PM; Golberg,D .) ヘテロ接合は、ナノチューブ、他のナノチューブの構造を結合したり、他の要素で機能化したりするためのリンクとして機能し、一体化される。試料の画像にははっきりと写っていないが、ナノチューブを別のとい短いチューブで囲むか、カーボンナノオクトパスをリンクとして使用すれば十分であるため、カーボンナノチューブの連結にも必須の要素ではない。
もう一つ確認されたのは、図11に示す多層炭素グラフェンナノチューブと思われる画像である。しかし、この場合は完全に不透明に見える。顕微鏡の調整、光の入射、さらには写真の縮尺(不明)など、さまざまな要因によるものと思われる。このことから、観察されたナノチューブは中空ではないため、科学文献(Zhang, ZJ; Chen, XY 2020)の画像から、多層カーボンナノチューブでないとすれば、実はカーボンナノファイバーであると推測される可能性が出てきた。カーボンナノファイバーは、炭素またはグラフェンの固体シリンダーであることが特徴であり、フィラメントの不透明さを説明することができる。具体的には、(Zhang, ZJ; Chen, XY 2020)の論文では、バイオエレクトロニクスや生物医学への応用という観点から、スーパーキャパシタの性能向上に適した、ポリドーパミン表面で機能化した超伝導カーボンファイバーを作成する方法を紹介しています。これは、市販のバクテリアセルロースを原料として実現したもので、大量生産が可能である。

ワクチンサンプル中のカーボンナノファイバーの同定(科学文献による)

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図11 科学文献によるワクチンサンプル中のカーボンナノファイバーの同定(ただし、十分にスケールアップされていないため、多層カーボンナノチューブである可能性もある)。

また、フィラメントの濃紺の色調は、(Zhang, ZJ; Chen, XY 2020)の論文における繊維の変形スキームのそれと一致することに注目すべきである(図11の右下枠参照)。また、このナノファイバーは、その特性から、カーボンナノチューブと非常に類似した超伝導特性を有していると言える。

ナノチューブの成長


ワクチンサンプルの分析と科学文献との比較からわかるように、レビューした画像で観察された物体は、高い確率で単層、多層、カーボンナノチューブであると述べることができます。しかし、これらの物体、特にカーボンナノチューブの成長過程にも関連がある。このプロセスをよりよく理解するために、それを模範的に概説している(Lobo, LS 2017)の研究を見直すことが推奨されます。まず、この研究者は、カーボンナノチューブ(CNT)の生産を開始するには、3つの方法があることを明らかにしています。" カーボンナノチューブ(CNT)の形成経路は、熱分解的または触媒的に開始することができる " また、 " 熱分解の気相が触媒の表面に影響を与え、炭素原子を溶かし、核生成し、前記触媒の表面の他の部分で黒鉛を成長させる " ハイブリッドプロセスによって開始することもできるのです。図12aは、カーボンナノチューブの核生成に必要な「五角形形成触媒」の過程を示している。図12aは、カーボンナノチューブの核生成に必要な「五角形形成触媒」のプロセスを示しており、図12bのように、五角形の底面からナノチューブの層状成長が始まる。これは五角形の法則と呼ばれ、炭化ニッケル核の形状に観察される12個の炭素分子に展開される(図12cに反映されているように)。

グラフェンナノチューブの成長・核生成過程の模式図

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図12. グラフェンナノチューブの成長・核生成過程の模式図。(ウルフ、LS 2017)

また、研究者は別項でカーボンオクトパスの形成について取り上げ、その製造に最も適した方法はハイブリッド(触媒と熱分解)であることを示し、「グラフェンの核形成が(111)面のみで起こるような実験条件の場合、八面体対称の約8ゾーンでナノチューブが成長する傾向が説明されます...ここで、そのファセット数と幾何学の理解の助けとすべく仮想キューブを参照して球状体の形状に関連づけることにしました」と説明しています。この形状を念頭に置くと、核生成と成長が特定のファセットで起こる場合、観察される挙動をよりよく理解することができます。6本足、8本足、12本足で優先的に成長するのか?これは、核生成に有利な結晶方位を確認するための鍵になります」。この現象は、次の図13で観察することができる。炭化ニッケル触媒は、球状粒子の形で、グラフェン(例えばフラーレン)に含まれたり包まれたりすることがある。その核生成と熱分解プロセスにより、炭素上で触媒が反応し、これがグラフェン蛸の腕の堆積による成長を促進する。

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図13 炭化ニッケルの球状粒子からカーボンオクトパスを成長させるスキーム。(ウルフ、LS 2017)

カーボンナノチューブ(CNT)の場合、核生成は材料の堆積と成長の方法を決定することができます。著者(Lobo, LS 2017)は、触媒ナノ粒子と基板との接触面が平らな場合に起こる" flat basal contact "法(図14a)について述べています。これにより、核生成粒子は上昇し、その成長は連続した層で継続します。外側の結晶面で成長させる方法」(図14b)は、核となるナノ粒子が表面に付着したままなので、後続の層が重ね合わせで堆積することを意味し、最も単純な方法と考えられている。カーボンナノファイバー(CNFナノカーボンファイバー)の生成には、「埋め込み円錐状内部接触」(図14c)の方法が用いられ、その成長は、核生成ナノ粒子が底面に埋め込まれることで円錐状の螺旋(CNF円錐ナノファイバー)が発生し、TEM顕微鏡では俯瞰(上から)した場合を除いてほとんど感知できないほどとなる。グラフェンナノチューブの成長過程。上層と下層の堆積により、円錐状の螺旋を描くなど、その類型にしたがって成長する。

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図14.グラフェンナノチューブの成長過程 グラフェンナノチューブの種類に応じた、例えば円錐形の螺旋状で、上層と下層の堆積による成長プロセス。(ウルフ、LS 2017)

神経インターフェースとニューロモジュレーション:ナノチューブの役割
カーボンナノチューブに関する科学文献で最も繰り返されるアイデアの1つは、ニューロモジュレーション 、ニューロンのナノネットワークの無線通信、バイオセンサー、グラフェン量子ドットGQD、および(補助的に)神経変性疾患の治療、さらには損傷した可能性のある脳組織の修復のための治療を設計する目的を支持する、ニューラルネットワークの作成(Fabbro、A. ; Prato, M.; Ballerini, L. 2013|Gaillard、C.、Cellot、G..S. Li, FM Toma, H. Dumortier, G. Spalluto, A. Bianco 2009, JA Roman, TL Niedzielko, RC Haddon, V. Parpura, CL Floyd 2011 | Cellot, G., Cilia, E., Cipollone, S., Rancic, V., Sucapane, A., Giordani, S., Ballerini, L. 2009) が、その目的を達した。これらの目的を達成するために、グラフェンナノチューブは、神経組織、特に脳や中枢神経系を占めるグリア細胞(神経膠細胞)と神経細胞をつなぐために使用される。これは、カーボンナノチューブを血流に接種することで可能となる。

グラフェン・カーボンナノチューブによる神経結合の最初の経験の1つは、(Gabay, T.; Jakobs, E.; Ben-Jacob, E.; Hanein, Y. 2005)の仕事で、彼はカーボンナノチューブのクラスターを用いた神経ネットワークのクラスター形状の新しいアプローチを開発しました。このモデルでは、リソグラフで定義されたカーボンナノチューブテンプレート上の低親和性基質から高親和性基質へとニューロンが移動する。高親和性基板に到達したニューロンは、神経突起からメッセージを送ることにより、相互接続されたネットワークを形成することになる。図15は、神経細胞を用いた生体内実験の画像であり、神経細胞がカーボンナノチューブで自律的に連結され(矢印で示す)、神経細胞のマクロネットワークで完全に相互連結される。

神経細胞とカーボンナノチューブとの相互接続における最初の経験の1つ。

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図15 カーボンナノチューブによるニューロンの相互接続の最初の経験の一つ(画像中矢印で示す)。(Gabay, T.; Jakobs, E.; Ben-Jacob, E.; Hanein, Y. 2005)

Voge, CM; Stegemann, JP 2011)の研究によると、カーボンナノチューブは機械的、物理的、電気的特性を有しており、「神経系の細胞の研究および制御に適している」とされている。これには、細胞培養基材としての CNT(カーボンナノチューブ)の使用、パターン化された表面の作成、細胞-マトリックス相互作用の研究などが含まれます。したがって、CNTは神経工学に使用する受動的および能動的な基板として機能することができます」。このことから、カーボンナノチューブとその誘導体に関する研究の重要な部分の最終目的は、(Ménard-Moyon, C. 2018)の著作で説明されているように、神経刺激/神経調節であると推察されます。図16は、繰り返しになりますが、カーボンナノチューブが神経細胞の末端を他の神経細胞や脳組織と接続し、より相互に接続された神経細胞ネットワークで電気や信号を伝えられるようにする様子を示しています。このような構成は、神経インターフェースと呼ばれています。」そして、カーボンナノチューブの特性により、血液脳関門を乗り越え、脳や中枢神経系などの電気的活動のある器官に沈着することが可能であることがわかる。カーボンナノチューブを神経細胞やグリアの末端に座らせて接続・付着させる方法の1つとして、前述のカーボンタコがあることは明らかだと思われる。

炭素タコの触手は、柔軟性、長さ、超伝導能力を持ち、神経細胞とのリンクを確立し、それによって統合を向上させるのに理想的である。この見解は、(Won, SM; Song, E.; Reeder, JT; Rogers, JA 2020) などの他の著者も共有しており、マイクロ波を用いた電磁波神経刺激アプローチである。

カーボンナノチューブを用いた神経インターフェースのスキーム

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図16 カーボンナノチューブを用いた神経インターフェースの模式図 カーボンナノチューブを用いた神経インターフェースのスキーム。(Ménard-Moyon, C. 2018)である。

また、カーボンナノチューブは、"神経組織工学の足場として機能するため、神経組織の発達・成長に貢献できる "と指摘されている(Oprich, KM; Whitby, RL; Mikhalovsky, SV; Tomlins, P.; Adu, J. 2016)。"neuroogical tissue engineering ."

の論文に反映されているように、カーボンナノチューブが製造されて以来、神経回路とその電気化学シグナル伝達系を理解するための競争は常に続いています(Mazzatenta, A.; Giugliano, M.; Campidelli, S. ; Gambazzi, L.; Businaro, L.; Markram, H. 2007)では、単層カーボンナノチューブ(SWCNT)を導入して脳細胞を刺激する実験が行われ、神経細胞の結合モデルを提案し、ネットワークの単一および複数のシナプス経路を刺激することに成功しました。著者らは、「培養した脳回路は、神経ネットワークの簡単な体外モデルを提供する。海馬の神経細胞はSWCNT表面で成長し、機能的な回路を構築した。これは、上に詳述したように、精製SWCNTの一般的な生体適合性を示している(Hu, H.; Ni, Y.; Mandal, SK; Montana, V.; Zhao, B.; Haddon, RC, Parpura, V. 2005)。また、SWNT は、コントロールの非生物的表面と比較して、慢性的な成長条件下で神経ネットワークの活性を高めた (Lovat, V.; Pantarotto, D.; Lagostena, L.; Cacciari, B.; Grandolfo, M.; Righi, M.; Ballerini, L. 2005)。この効果は以前にも報告されており、神経細胞の生存、形態、受動膜の特性の違いに起因するものではなく、おそらくSWNT基材の特性の結果であると考えられる」。実際、カーボンナノチューブからの成長の証拠は、図17に見ることができる。

カーボンナノチューブ(CNT)が塗布された右側の箱に対して、左側の箱の神経細胞の相互接続と成長を観察してください。

画像17
図17. カーボンナノチューブ(CNT)を塗布した右側の箱に対する左側の箱の神経細胞の相互結合と成長に注目。(Lovat, V.; Pantarotto, D.; Lagostena, L.; Cacciari, B.; Grandolfo, M.; Righi, M.; Ballerini, L. 2005年)

実際、ポリマーで機能化したカーボンナノチューブは、神経細胞の樹状突起の成長を促進し、その結果、シナプス能力を向上させると考えることができる(Hu, H.; Ni, Y.; Mandal, SK; Montana, V .; Zhao, B.; Haddon, RC; Parpura, V. 2005)。これまで説明したことの裏付けとして、(Rauti, R.; Musto, M.; Bosi, S.; Prato, M.; Ballerini, L. 2019)による総説を取り上げる価値がある。2019)による総説では、カーボンナノチューブの最も重要な進歩のいくつかが「その特異な特性により、神経細胞や心臓組織などの電気的に活性な組織との相互作用に適していると思われる...加えて、CNTは、ナノチューブの形状に対する高い固有の電気化学表面積比により、大きな電荷容量を生じさせるため、インビトロおよびインビボ両方で神経細胞電極として魅力的である。神経刺激の文脈では、ナノチューブ-ナノファイバーの神経インターフェースの開発を想定し、垂直配向したナノチューブ電極で1-1.6μC/cm-2の電荷注入能力が確認されている。これらの特性は、in-vitroおよびin-vivoでの神経活動の相互接続に用いられるCNT(カーボンナノチューブ)ベースの電極のエンジニアリングを可能にし、以下のマイルストーンに要約される:"。このレビューでは、脳組織におけるカーボンナノチューブの実験について、特にヒトの脳への実装に重点を置いて、豊富な証拠資料を集めている。したがって、最も関連性の高いものを以下に分析する。

Lee, W.; Parpura, V. 2010)の研究は、ナノチューブが脳、特にニューロンとの超伝導特性により、神経インターフェース/電極として使用できることを実証しています。CNTは生体適合性があるように見えますが、これまでのところ暴露限界は確立されていません。CNTを用いた電極/デバイスをヒトに使用する前に、CNTの使用に関する適切な国際的規範/規則を確立する必要がある。"
Wang, K.; Fishman, HA; Dai, H.; Harris, JS 2006)が提案した「カーボンナノチューブ微細電極配列による神経刺激」は、人工神経の開発を指向した実験的神経インターフェースで、微細電極として垂直に配列した多層カーボンナノチューブ(MWCNT)に基づく「神経細胞の相互接続」を研究し、この目的に使用できることを確認したものです。彼らの研究は、海馬に相当する「一次ニューロンの電気刺激」を初めて実証したことに関連しており、「(電極として機能する)ナノチューブデバイス上でニューロンが成長・分化し、電荷が不均衡な刺激プロトコルでも繰り返し励起することができる」ことも付け加えている。また、CNT微細電極は優れた電気化学的特性を有しており、表面改質によりさらに向上させることができることも示している。CNT電極は容量性電流で主に機能し(神経刺激に理想的)、高い電荷注入容量を提供します。したがって、電気化学的なリスクなしに小さな電極を使用することができます。
横方向の電流による神経細胞への刺激は、(Gheith, MK; Pappas, TC; Liopo, AV; Sinani, VA; Shim, BS; Motamedi, M.; Kotov, NA 2006)により研究されています。彼らは、単層カーボンナノチューブ(SWCNT)の層/フィルムに、神経細胞の培養物を組み込んで実験した。その後、カーボンナノチューブ膜の両端に電流を流した。これは、「NG108-15細胞の主要な電気生理学的特性を変化させず、別のナノチューブ材料を用いた以前の観察結果を裏付けるものです。電流は細胞膜を通過しますが、これは従来の神経細胞の励起手段と同じで、電圧ゲートカチオンチャネルの開口に関連している可能性があります」。決定的なのは、これは、単層カーボンナノチューブ(SWCNT)ベースの神経細胞培養膜とNG108-15様神経細胞との間の横方向の電気的結合を示す重要な証拠である。"
Vitale, F.; Summerson, SR; Aazhang, B.; Kemere, C.; Pasquali, M. 2015)の研究は、ラットの脳でカーボンナノチューブをインビボで適用し、神経調節の能力を体験するために関連するものである。彼の結論のうち、以下はそのまま引用します。「我々は、神経細胞の刺激と記録に用いるCNT(カーボンナノチューブ)繊維微小電極の作製、特性評価、および性能と生体適合性に関する最初の生体内評価を行ったことを発表する。CNT繊維は、小型で安全、高電荷密度、低インピーダンス、柔軟性を備え、神経細胞群の活動を操作するための安定した界面を確立できる微小電極の開発にとって、追加の改変を必要としない理想的な候補材料であることが分かりました。表面の。したがって、この電極は、刺激や記録用に最適化された非常に異なる形状や材質の従来の電極の特性を完全に兼ね備え、同時にCNT材料の柔らかさという利点も享受しているのです」。


カーボンナノチューブにおける無線ナノ通信ネットワーク


カーボンナノチューブは、原理的には、神経細胞のシナプスと成長を改善し、その相互接続ネットワークをより良く編むことに貢献する可能性があるが、毒性学的(すでに知られている)以外に、科学界が十分に考慮していない非常に重要なリスクが存在する。カーボンナノチューブは、脳の特定部位を活性化する電極として機能するため、神経調節や神経刺激が可能であり、また、グラフェン量子ドットGQD、グラフェンマイクロ/ナノアンテナ、その他の特定オブジェクトがネットワークのハードウェアの一部となる、人体に植え付けられた無線ナノ通信ネットワークにリンクできる事実上の神経細胞インターフェースとなる。このネットワークには、シミュレーションソフトウェア、ルーティングとMACプロトコル、そして人体への実装を記録した複雑で広範な専門書誌が存在する。

これらの先行事例により、反映されているように、無線で管理された神経センサーのナノネットワークで相互作用する能力を持つカーボンナノチューブと統合された分子通信に取り組む研究作品を見つけることは驚くべきことではありません(Abd-El-atty, SM; Lizos, KA; Gharsseldien, ZM; Tolba, A.; Makhadmeh, ZA 2018)。このことは、「分子通信(MC)は、体腔内ナノネットワークにおける情報伝達の有望なアプローチと考えられている」と、その序文で確認されている。この文脈では、ナノネットワークにナノマシンを使用することで、処理、作動、論理、検出の動作が容易になる。さらに、ナノマシンは、ナノネットワークを介して相互に接続されることで、情報を交換する能力を持つ。人工/合成または生物学的なナノマシン群を接続することで、バイオメディカル診断や治療、あるいは神経信号伝達や神経制御など、人体内で複雑なタスクや機能を実行するシンプルな体腔内ナノネットワークが実現できる...カーボンナノチューブ(CNT)は、神経細胞を含む生きた細胞間の分子間相互作用を促進する」。上記のすべてが可能なのは、神経細胞が電圧スパイク(電気的)を発し、それが活動電位となって神経伝達物質分子を放出し、軸索を伝搬しているからである。したがって、神経細胞を刺激することによって、神経伝達物質の分泌に効果が得られ、その結果、神経調節が行われる。これは、脳の可塑性、シナプス、神経細胞の相関に影響を与える。また、神経伝達物質、ドーパミン、電気生理学的反応、シナプス活動、神経ネットワーク(神経系から来る)の情報処理を測定することができます。さらに、研究者は、"伝送プログラミング・プロトコルと、シグナリングの開始を容易にし、それらが生成する電気信号の干渉の可能性を低減するためのバイオ・ナノマシンとニューロン間のインターフェイス "の存在を確認している 。すなわち、発せられた信号を明確に区別し、通信用ナノネットワークに伝播させる方法である(Suzuki, J.; Budiman, H.; Carr, TA; DeBlois, JH 2013| Balasubramaniam, S.; Boyle, NT; Della-Chiesa, A., Walsh, F., Mardinoglu, A., Botvich, D. , Prina-Mello, A. 2011)。

カーボンナノチューブ(CNT)が無線通信のナノネットワークにつながることが示されているが、(Akyildiz, IF; Jornet, JM 2010)の説明によれば、その神経細胞への応用には、電磁波通信とは異なる神経通信のプロトコルが必要であるとのことである。また、「ナノマシンがシグナル伝達を活性化するためには、カーボンナノチューブを神経細胞に挿入する必要はない」ことも事実である。鈴木、J.、Budiman、H.、Carr、TA、DeBlois、JH 2013)によれば、ナノマシンは化学薬品に基づく神経インターフェースを用いることができるが、これは運用や毒性の面で困難であり、結果として欠点が多くなる。この問題を克服するために、科学界は、電磁波と分子の相互作用を可能にし、両方のナノネットワークの制御を統合する「ハイブリッドナノコミュニケーション」を提案し、その最も重要なポイントをまとめた(Yang, K.; Bi, D.; Deng, Y.; Zhang, R. ; Rahman, MMU; Ali, NA; Alomainy, A. 2020)のレビューに反映されている。

まず、人体内ナノネットワーク通信のためのフレームワークプロトコルが、IEEE P1906.1という名称で既に存在していることに注目すべきです。これは、人体内ナノテクノロジーアプリケーションの実装において重要な部分を占めます。しかし、IEEE P1906.1規格の目標は、ナノネットワークの展開に必要な最小限の必要コンポーネントとそれに対応する機能を強調することである」と言及されているように、電磁波ナノネットワークと分子通信に基づくネットワーク間のデータとパラメータの通信は、生物医学アプリケーションの基本課題となっています。これには、人体内と人体外で採用されるハイブリッド通信パラダイムが必要であり、パラメータを送信するためのインターフェースとして機能する 。"
著者らは、中枢神経系、特に神経組織を監視するための電磁通信の限界を認識している、それは分子と電磁通信をリンクする必要があるために、ハイブリッドアプローチでは、パラメータの無線伝送、要求 、応答、ナノネットワークのアーキテクチャでの操作の場合。言い換えれば、脳とその領域の監視は、電磁波通信に基づくナノネットワークの存在に依存します、彼らはナノアンテナを持っているので、信号、注文、要求、ナノセンサーとナノデバイスを通じて得られたデータを有効に体全体、神経組織に位置しているカーボン ナノチューブを含む。しかし、ナノチューブを介して感知した情報の登録を得るには、分子通信方式が必要であり、ハイブリッド通信モデルの開発を余儀なくされる。この認識は、次のパラグラフに反映されている。"一見、上記の方式はいずれも電磁波パラダイムや分子パラダイムを用いて体内ネットワークと体領域ネットワークの接続を可能にするが、実用性に乏しい要因もある。まず、ナノノード(中でもグラフェン量子ドットGQDなど)やナノデバイスは、ナノノードを血管に注入したり、それを含む溶液を飲んだりして人体に入る必要があるため、生物学的には他の生理的活動に関わることができない...加えて、多数のナノノードを人体に注入・挿入することが一般に受け入れられない場合もあり、一部の国では国内法を出してその製造や販売について厳しく規制している "とある。この説明から、ナノテクノロジーやナノネットワークのハードウェアを使った予防接種や全人口への大規模な接種を当然視し、それに対するいくつかの欠点を研究者は警告していることになる。それは、ネットワークのナノノードが、血管への注入だけでなく、飲むことのできる水溶液によっても、人体に導入されうるということです。これは特に深刻で、人の汚染や中毒の新しい可能性を開くものであり、すでに知られているものを補完する別のアプローチで、c0r0n@v|rus現象を説明できることになる。

研究者 (ヤン、K.; Bi、D.; Deng、Y.; Zhang、R.; Rahman、MMU; アリ、NA; Alimainy、A。2020) は、分子通信プロトコルでの記録と解釈のための分泌神経伝達物質の形で、神経細胞信号の解釈にカーボン ナノチューブの役割を特に重要視します。実際、シナプス前部とシナプス後部の間で神経伝達物質が伝達されることで、自然に起こる生理的なプロセスが説明されています。神経線維の興奮に応じ、発生した活動電位がシナプス前部に沿って移動し、小胞に含まれる神経伝達物質(情報伝達粒子)が放出されるきっかけとなる。放出された情報分子は環境中に拡散し、シナプス後端末の膜上にあるイオンチャネルに結合することができる。結合したイオンチャネルは、ある種のイオンを透過するようになり、その流入によって最終的に細胞膜が脱分極し、その後、新しい活動電位として細胞全体に伝搬される。確かに、そうですね」。分子通信モデルによって表される利点にもかかわらず、著者らは、すでに示されているように、センサー、接合部、電極、ニューロン、グリア、樹状突起として機能するカーボン ナノチューブに基づくナノノードの存在なしに脳の領域を対話、変調、刺激することが可能ではないことを回避します。ワクチンで観察される内容物が接種されていることは事実であり、この目標を明確に提示していることから、ハイブリッド双方向通信アプローチの必要性が再び指摘されています。
さらに、インビボ神経系を介した制御された情報伝達(Abbasi, NA; Lafci, D.; Akan, OB 2018) " いくつかの生理学的プロセスが分子コミュニケーションシステム(MC)として解釈できることの実現可能性をさらに実証している。このタイプの通信モデルでは、情報は通常、分子の濃度によって変調され、一方、情報は通常、電磁波によって人体外に送信されるので、化学/波動濃度変換器またはインターフェースが必要である。 電磁気。幸い、CNTやGNRに化学ナノセンサーを組み込んだいくつかのナノノードがこの責任を担うことができる」、以下の研究および科学的業績によって裏付けられている。
(Roman, C.; Ciontu, F.; Courtois, B. 2004) "Single-molecule detection and macromolecular weighting using a carbon nanotube nano-electromechanical sensor" というタイトルで、次のような研究および科学的業績があります。この論文では、カーボンナノチューブが基本的に必要であることを指摘している。著者らが示すように、「タンパク質とリガンドの結合、より一般的には高分子認識を電流の周波数変化で伝達することができる高感度カーボンナノチューブセンサーを提案し、シミュレーションを行った」のである。これは、分子-電磁波通信のハイブリッドモデルが構築される基礎となる部分で、分子シグナルを電流の周波数やインパルスに相互作用、伝達、あるいは希望により変換することが可能であることを実証しています。
(Georgakilas, V.; Otyepka, M.; Bourlinos, AB; Chandra, V.; Kim, N.; Kemp, KC; Kim, KS 2012), "Functionalization of graphene: approaches, derivatives and covalent applications and nonovalent" というタイトルで、グラフェンのナノプレートには他の材料(ポリマー、金属など)との添加を含めバイオセンサーとして機能する能力があると示しています。そのため、グラフェン・バイオセンサーはデータ入力として機能し、ナノネットワークを介して送信される可能性がある。
(Lazar, P.; Karlicky, F.; Jurecka, P.; Kocman, M.; Otyepková, E.; Šafářová, K.; Otyepka, M. 2013)の研究「Adsorption of small organic molecules on graphene」は、分子コミュニケーションを解釈する目的でこのナノ材料を使用する目的を明確に説明している。具体的には、「グラフェンにおける7つの有機分子(アセトン、アセトニトリル、ジクロロメタン、エタノール、酢酸エチル、ヘキサン、トルエン)の吸着エンタルピーの実験と理論の組み合わせ」を取り上げており、グラフェンが体腔内ナノネットワークのナノノードを形成する材料として分子通信、すなわち電磁波通信に利用できることを疑いなく実証している。

すでに露呈したすべてのものに、(Yang, K.; Bi, D.; Deng, Y.; Zhang, R.; Rahman, MMU; Ali, NA; Alomainy, A. 2020)も、図18に示すようなナノネットワークシステムの分子パラダイムと電磁波パラダイムを組み合わせたハイブリッド通信のモデルを提案しており、ワクチン接種作業の究極の目標、すなわち、ナノノード、ナノルーター、ナノセンサー、グラフェンナノチューブをハードウェアで接種し、人、一人ひとりの生物、生命、神経活動のすべてを監視できるようにすることを明確にしている。

ナノネットワークのハイブリッド通信のスキーム(分子レベル、電磁波レベル)

画像18
図18. ナノネットワークのハイブリッド通信の模式図(分子レベル、電磁波レベル)。(Yang, K.; Bi, D.; Deng, Y.; Zhang, R.; Rahman, MMU; Ali, NA; Alomainy, A. 2020)

本提案の著者らは、「分子通信は、生体適合性と非侵襲性の点で他の通信方式より優位性を示すため、人体内で使用される...分子ナノネットワークは、複数のMC送信機と受信機、または1つのMC送信機、MC受信機と中継機能を果たす複数のトランシーバで構成される」と説明する。生体用送信機は、まず健康状態を収集し、収集した情報を分子ナノネットワーク間で変調して送信する。人体外に情報をうまく送るために、グラフェンベースのナノデバイスを人体に埋め込む。このデバイスは、主に化学ナノセンサー、トランシーバー、バッテリーで構成されている。内蔵された化学ナノセンサーは、分子ナノネットワークから来る濃度情報を検出し、電気信号に変換することができます。このテラヘルツ電磁波信号は、さらにナノ・マイクロインターフェースに伝送される。このインターフェースは、皮膚表示装置であったり、インターネットに接続するためのゲートウェイであったりする。ナノ・マイクロインターフェースには、一般的に2種類のアンテナが搭載されています。テラヘルツ・アンテナとマイクロ/マクロ・アンテナです。提案するハイブリッド通信アーキテクチャは、体内の非生物学的ナノノードの使用を極力避けるだけでなく、体外の健康パラメータを容易に検出することができます。このインタフェースは、皮膚表示装置やインターネットに接続するためのゲートウェイとなり得る。ナノ・マイクロインターフェースは、一般的に2種類のアンテナを備えています。テラヘルツ・アンテナとマイクロ/マクロ・アンテナです。提案するハイブリッド通信アーキテクチャは、体内の非生物学的ナノノードの使用を極力避けるだけでなく、体外の健康パラメータを容易に検出することができます。このインタフェースは、皮膚表示装置やインターネットに接続するためのゲートウェイとなり得る。ナノ・マイクロインターフェースは、一般的に2種類のアンテナを備えています。テラヘルツ・アンテナとマイクロ/マクロ・アンテナです。提案するハイブリッド通信アーキテクチャは、体内の非生物学的ナノノードの使用を極力避けるだけでなく、体外の健康パラメータを容易に検出することができます」。研究者の目的は、ナノネットワークの侵略的な影響を減らすことですが、c0r0n@v|rus のワクチン接種の不幸な練習は、彼の間違いを証明します。ワクチンやワクチン接種を受けた人の血液のサンプルには、GQD量子ドットの形をしたグラフェンナノードだけでなく、ファイバー、単層および多層カーボンナノチューブ、グラフェンナノシート、グラフェンのリボン、グラフェンフラクタルナノアンテナ、グラフェンヒドロゲル水泳子、カーボンタコ、その他まだ特定できない元素が存在することが示されている。したがって、この特定の専門書誌から推測できるように、このモデルでは、ハイブリッド、電磁波、および分子通信が鍵となることは間違いありません(Ahmadzadeh, A.; Noel, A.; Schober, R. 2015|アーマザデー, A.; ノエル, A.; バーコフスキー, A.; ショーバー, R. 2015|Wang, X, Higgins, MD; Leeson, MS 2015|Nakano, T., Moore, MJ; Wei, F.; Vasilakos AV, Shuai J. 2012|Abbasi, QH; El-Sallabi, H.; Chopra, N.; Yang, K.; Qaraque, K.A.; Alomainy, A. 2016|Chang, R.; Yang, K.; Abbasi, QH; Qaraque, K.A.; Alomainy, A. 2017) が含まれる。

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