2015 年から 2020 年まで、段雪氏を持つ複合材料を作製し、薬物送達や組織工学などの生物医学分野に利用可能とし、メソポーラス材料の生物医学分野での応用を拡大した。
段雪
2015 年から 2020 年まで、科学者の殷亚东氏が所属するチームは、シード媒介成長法を用いてコアシェル構造のメソポーラスナノ粒子を作製した。まずナノシードを合成し、その表面にメソポーラスシェルを成長させた。この構造は薬物送達分野で明らかな優位性を持ち、コアが薬物を担持し、メソポーラスシェルが放出速度を調節し、標的送達を実現することができ、メソポーラス材料の生物医薬品での精密な応用に技術的な支持を提供する
殷亚东
2015 年から 2020 年まで、ドイツの科学者 Andreas Thomas 氏が所属するチームは、メソポーラス材料に基づく高性能な電気触媒水素生成材料を開発した。メソポーラスカーボン表面に遷移金属リン化物のナノ粒子を担持し、メソポーラスカーボンが電子伝達と電解液拡散を助ける。この複合触媒は、酸やアルカリの電解液中で水素生成活性が高く、安定性が強く、再生可能エネルギーからの水素製造に高性能な材料を提供する。
Andreas Thomas
同じ期間、米国の科学者 Angela M. Belchers 氏が所属するチームは、生物鉱化に触発され、遺伝子操作ウイルスをテンプレートとしてメソポーラス材料を合成した。この材料は薬物担体や生物イメージングに独特な優位性を持ち、薬物の制御可能な放出と高コントラストのイメージングを実現することができ、メソポーラス材料のグリーン合成と生物医学応用に新しい戦略を提供する。
Angela M. Belchers
2020 年以降、张锦氏のチームはメソポーラスカーボン材料のナノ構造制御と性能最適化研究に専念した。炭素源の熱分解過程を精密に制御し、特定のテンプレート剤を導入することで、正確な孔道構造と高導電性を持つメソポーラスカーボン材料を作製した。この材料はスーパーキャパシタやリチウムイオン電池などのエネルギー貯蔵デバイスで優れた性能を示し、高性能なエネルギー貯蔵デバイスの開発に重要な材料的な支持を提供する。
张锦
2020 年から、米国の科学者 Paul Alivisatos 氏はメソポーラス材料と量子ドットの複合系を研究し、量子ドットをメソポーラスシリカの孔道に埋め込み、量子ドットの発光特性とメソポーラス材料の優位性を兼ね備えた複合材料を作製し、発光ダイオードや生物イメージングなどの分野で潜在的な応用価値を持ち、メソポーラス材料の光電子デバイスや生物医学検出応用に新しい方向を切り開いた。
Paul Alivisatos
研究開発の特徴发展特点
1. 性能最適化とメカニズム研究
研究の重点は次第にメソポーラス材料の性能の精密な制御と深い作用メカニズムの研究に移行している。科学者たちはメソポーラス材料の安定性を高め、孔道構造の規則性と均一性を改善し、異なる分野の材料性能に対する厳しい要求を満たすように努力している。
2. 機能化と複合化
メソポーラス材料により優れた、多様な性能を持たせるために、機能化と複合化が重要な発展方向となっている。メソポーラス材料の孔道内に様々な官能基を導入したり、他の材料と複合化することで、新しい特性を持たせることができる。
3. 応用の多様化
メソポーラス材料の性能が絶えず向上し、機能が日増しに豊富になるにつれて、その応用分野は大幅に拡大している。エネルギー貯蔵と変換分野では、メソポーラス材料は電池電極材料、触媒担体などに大きな潜在能力を示している。環境保護分野では、廃水処理、大気汚染対策などに用いられている。生物医学分野では、薬物担体、生物センサーなどとして重要な役割を果たしている。
メソポーラス材料はますます生物医学応用、例えば薬物や遺伝子の伝達に注目されている。特にメソポーラスシリカ材料は、異なる合成手段によって様々な形状とサイズに作製することができる。メソポーラスシリカ材料は生体親和性があり、同時に人体組織内で自然分解する特性を持っており、薬物担体として利用することができる。また、孔径は配送システムにおける薬物の担持量と放出ダイナミクスに直接影響するため、シリカの中孔直径を精密に制御する能力は生物医学応用において大きな利点を提供する。
メソポーラス材料の発展過程は世界の科学研究の知恵を集約したもので、合成の探索から性能研究、応用拡大まで、顕著な成果を収めている。現在、多くの先端分野で大きな潜在能力を持ち、世界的な問題の解決に向けて絶えず重要な材料的な支持を提供している。
