7. エアロゾル中の酸化グラフェン

2022年4月22日 17:25

2021年7月14日
ミカンデルセン

元記事はこちら。

参考

Wang, W.N.; Jiang, Y.; Biswas, P. (2012). エアロゾル化液滴中の酸化グラフェンナノシートの蒸発誘起クランプリング：閉じ込め力関係＝エアロゾル化液滴中の酸化グラフェンナノシートの蒸発誘起クランプリング：閉じ込め力関係。Journal of Physical Chemistry, 3(21), pp.3228-3233。https://doi.org/10.1021/jz3015869。

事実

論文の冒頭では、2次元グラフェンナノシートが薬物封入に応用されることに対する科学界の関心と、その特性を最大限に生かすための手法開発の必要性に言及しています。なかでも、「この2次元ナノシートを利用する際の課題は、その大量生産に関わるものです。特に問題となるのは、シート同士の接着が強いため、凝集（再積層）しやすいことです。この問題は、記事で紹介した技術で一部解決しています。
著者らは、「酸化グラフェン（GO）ナノシートの大量生産時の再梱包の問題は、2次元（2D）ナノシートを圧縮特性に優れたくしゃくしゃの3次元（3D）ボールに変換することである」という解決策を模索しています。
酸化グラフェンの再封止の目的を達成するためには、蒸発速度や前駆体濃度など、いくつかの要因があることが結論付けられた。
エアロゾル中の酸化グラフェンナノシートを蒸発させることが可能であることを示した。実際には、「GOの水性懸濁液を微細な液滴に霧化した」という用語で言及されています。エアロゾル液滴の急速な蒸発による毛細管圧縮で、クシャクシャのGO粒子が形成された」。
実施した実験の説明では、しわ加工を施したGO粒子の合成前駆体として水性懸濁液を調製したと説明されています。その後、「前駆体は、Collison six-jet nebuliser（BGI Incorporated）を用いてマイクロメートルサイズの液滴（2〜4μm）に霧化され、エアロゾルは気体窒素を介して所定の温度に維持されたアルミナ反応器に送られ数秒間の加熱が行われた」。まず、図1に示すように、「コリソンネブライザー」と呼ばれる装置が登場する。次に、エアロゾルの液滴の大きさは2〜4マイクロメートルとさまざまである。また、図2に詳細なネブライズの手順が示されています。
Collison社製ネブライザーの模式図

図1. コリソンネブライザーの概略図。Costolo, M.A.; Lennhoff, J.D.; Bacon, J.W. 2011）の研究による図解画像。

図2 酸化グラフェンの誘導蒸発の方法論 (Wang, W.N.; Jiang, Y.; Biswas, P. 2012)
この折り畳みとカブリの結果を写真に撮ると、図3のような画像が得られます。

酸化グラフェンの蒸発後のシワ。

図3. 酸化グラフェンの蒸発の結果、シワが発生する。(Wang, W.N.; Jiang, Y.; Biswas, P. 2012)
図3の画像を（Campra, P. 2021）の結果と比較すると、酸化グラフェンの明らかな類似性とグラフェンの拡散に対する潜在的な構成は否定できない。彼らの研究からのサンプルの1つは図4参照。
コロナウイルスワクチンのサンプルに含まれる酸化グラフェン（Campra博士の分析による)

図4 カンプラ博士が酸化グラフェンを特定したワクチンサンプルと、科学文献に掲載されている他のサンプルとの比較。(カンプラ、P. 2021)

意見

今回紹介した出版物は、酸化グラフェンをエアロゾルで拡散できるようにする作業を証明するものであり、反論の余地はない。液滴のサイズは十分小さく（2～4マイクロメートル）、どんなマスクにも浸透する可能性があります（Sharma, S.; Pinto, R.; Saha, A.; Chaudhuri, S.; Basu, S. 2021）。
2012年にさかのぼるこの研究のタイミングは非常に印象的で、素材の普及や再展開、そして何より大量生産を容易にする手法の開発への関心を反映しています。
酸化グラフェン「GO」はエアロゾルとして調製でき、適合するネブライザーを用いてあらゆるベクトルから拡散させることができるため、誰でも吸引することが可能である。この記事では、GOのキャリア能力を考慮し、薬物吸入デリバリーの生物医学的応用の可能性を認めています。この特性は、組み換えワクチンに関する以前の記事で取り上げた特許CN112220919Aで実証されています。

書誌情報

1. 崔大祥；高昂；梁辉；田静；李雪玲；沈琦。(2020). [特許CN112220919A]。酸化グラフェンをキャリアとするナノコロナウイルス組換えワクチン https://patents.google.com/patent/CN112220919A/en

2. カンプラ、P. (2021). [報告】水性懸濁液中の酸化グラフェンの検出（Comirnaty™ RD1）: 光・電子顕微鏡による観察研究。University of Almeria. https://docdro.id/rNgtxyh

3. Costolo, MA; Lennhoff, JD; Bacon, JW (2011). CBW 保護用エレクトロスパンファブリック積層板のための新規接合プロセス Phase 2. Physical Sciences Inc. Andover Ma. https://apps.dtic.mil/sti/citations/ADA554173

4. Sharma, S.; Painter.; Saha, A.; Chaudhuri, S.; Basu, S. (2021). 単層および多層フェイスマスクにおけるサロゲート咳液滴の二次微粒化および遮断について。Science advances, 7(10). https://doi.org/10.1126/sciadv.abf0452

5. Wang, W. N.; Jiang, Y.; Biswas, P. (2012). エアロゾル化ドロップレット中の酸化グラフェンナノシートの蒸発誘起クランピング：閉じ込め力の関係。The journal of physical chemistry letters, 3(21), pp.3228-3233。https://doi.org/10.1021/jz3015869。