自然と工学の交差点から生まれた3つの革新技術―ESPI、SERS AeroMapper、PhytoSurface μSelect™―を紹介。植物の葉に学んだ粒子のふるまいを応用し、微細孔への浸透、空中ナノセンシング、マイクロパターニングなど、エネルギー・医療・環境分野に新たな可能性を拓きます。At the intersection of nature and engineering, this blog introduces three breakthrough technologies—ESPI, SERS AeroMapper, and PhytoSurface μSelect™—each inspired by how particles interact with plant surfaces. From deep pore infiltration to airborne nanosensing and micron-scale patterning, these innovations offer new solutions for energy, medicine, and environmental science.
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[REVIEW] Transport of Nanoparticles into Plants & Their Detection Methods 植物に移動するナノ粒子とその検出方法
Transport of Nanoparticles into Plants and Their Detection Methods 植物に移動するナノ粒子とその検出方法 Open access: https://doi.org/10.3390/nano14020131 CITATION: https://app.dimensions.ai/details/publication/pub.1167718478 https://encyclopedia.pub/entry/54020 Nanoparticle transport into plants is an evolving field of research with diverse applications in agriculture and biotechnology. This article provides an overview of the challenges and prospects associated with the transport of nanoparticles in plants, focusing on delivery methods…
[博士Thesis] Particles in Tomato Plants: Germination & Growth/ 微粒子とトマトの種子発芽・成長 (Recorded, 2024)
TRANSPORT AND APPLICATION OF PARTICLES IN TOMATO (Solanum lycopersicum) DURING SEED GERMINATION AND SEEDLING ESTABLISHMENT トマトの種子発芽および幼苗生育における粒子の輸送と応用
Liquid transport with fluorescent particles. Finding “impurities” in layers. 蛍光粒子で液体輸送。層に隠された微量不純物も発見
葉または紙(セルロース)に流れてくる「暖かい」液体をみる。Seeing a “warm” liquid that flows into leaves or cellulose fibers.
学生が2010年に作成した動画. 5 min. video created by students in 2010
Made by: Seki Akito (undergrad. final project), Iguchi Yuki (Master 1st year) in 2010.
Published) Deposition of submicron aerosols by closed-loop flow. 閉鎖循環流システムによるエアロゾル粒子の堆積 (Takahashi Award)
沈着効率が悪い従来法に代わって本手法を気液界面細胞曝露に応用できれば有用である。Our method presented here may potentially be applied for the deposition and analysis of submicron particles on various types of substrate (i.e. air-liquid interface) without the need for vacuum imaging analysis (e.g. electron microscopy).
口腔から発せられた微粒子と換気 Particles from the mouth & Ventilation
Air flow and ventilation or air purifiers are necessary to expel aerosol particles floating in closed spaces!「閉空間に漂うエアロゾル粒子を追い出すには空気の流れと換気・空気清浄機が必要です!」
Consistent particle deposition & localization in leaf structures. 様々な葉の構造で一貫した粒子の沈着と局在
堆積した粒子は凝集せず、葉の構造に依存性がないことを確認した
The particles were deposited on the leaves and needles in the same manner, regardless of leaf structure.
After spraying of water-soluble particles on a crop (komatsuna). 小松菜に水溶性微粒子を散布していた後は?
Ammonium sulfate particles deposited on the leaf deliquesced, allowing ions such as SO42− in the solution to be absorbed into the leaf. サブミクロン硫酸アンモニウム粒子が葉表面に堆積し、脱離溶液中のSO42−などのイオンが葉に吸収される可能性が高い。
Does the leaf structure prevent the aerosol deposition?植物葉の構造はエアロゾルの沈着を妨げるのか? We learn an engineering thing.
Epicuticular “wax” crystals affect distribution of incoming aerosol particles on leaf surfaces. 気孔の機能を保持するために密に分布されたワックスは、微粒子の付着を防止する役割?
エアロゾル科学技術への静電噴霧の展開(Article) Application of Electrosprays
2007年に広島大学から東京農工大学に異動し,新たに研究室を立ち上げた時には静電噴霧法から離れようと考えた時もありましたが,新たな展開を見つけたことにより,現在も静電噴霧法に関連した研究を継続しています。
Can enzymes immobilized in polymer fibers be reused?高分子繊維中に固定化された酵素が再利用できるか?
Enzyme in polymer-nanofibers show excellent immobilization efficiency. 高分子ナノファイバー中の酵素は優れた「固定化」効率を示す。
Award: Charging state of particles collected from air 大気中から捕集した粒子の帯電状態を調べた(学会賞)
呼吸により人体に入る微粒子の帯電状態が注目された。大気中に浮遊する微粒子の帯電状態を評価できる手法を考案。The importance of electrostatic charging state to particle deposition in the human airways has been suggested. We developed a measurement method of electrostatic charging state of individual ambient aerosol particles
Particles on bio-composite surface. ココナツ殻由来素材の表面に微粒子を集積
Bio-composite(バイオコンポジット)is a composite material formed by a matrix (resin) and a reinforcement of natural fibers.生物由来素材を組み合わせて作った素材
Learning from Leaf Surfaces – Patterning Aerosols by Hydrophilicity Gradients. 植物の葉と帯電微粒子。親水性と表面電位が誘う選択的パターニング
植物の静電気現象にヒントを得た、百ナノメートルの解像度を持つマイクロ選択堆積技術。表面の親水性度または電位差(帯電量)分布を計測。 *A micro-selective deposition technology inspired by plant electrostatics, offering sub-micron resolution for measuring surface hydrophilicity or potential difference (equivalent to electric charge) distribution.
How small can the enzyme be ?酵素粒子はどこまで小さくできるのか?
Transformation of an enzyme: from aqueous suspension to fine solid particles 糖転移酵素の微粒化
Aerosols Behind the Leaf: Uncovering Hidden Deposition Mechanisms 🍃葉の裏側に沈着する微粒子:静電スプレーによる両面堆積のメカニズム
本研究では、静電スプレー(静電噴霧)を用いて、サブミクロン粒子が平板基板の表裏両面に同時に沈着する現象を実証しました。粒子の偏向とドリフトによるこの堆積メカニズムは、植物葉への微粒子沈着や静電塗装技術への応用に貢献します。This study demonstrates the simultaneous deposition of submicron aerosol particles on both sides of a flat substrate using electrostatic spray. The mechanism involves particle deflection on the front side and drift around to the rear, offering insights into aerosol behavior on plant leaves and applications in electrostatic coating.
博士D. Thesis (2014) Immobilization of particles from gas phase onto surfaces 気相からの粒子の基板への固定化
Immobilization of submicron- and nano-particles from gas phase onto solid surfaces by external forces (外力を用いたサブミクロン粒子とナノ粒子の気相から固体基板への固定化)(Thesis is written in English) 2014/5/23 Friday, 15:00 ~ 16:30, BASE1階会議室 発表者: 玄 大雄 (GEN, Masao) ** ** After working with WPI-AIMR, Tohoku University as Assistant Professor, he joined City University of Hong Kong In 2024 he became a Associate Professor/PI at…
Water-soluble “air pollution” particles to Forest Tree Species for 2 years. 水溶性の大気汚染粒子を森林樹種に2年間散布した
Four Japanese forest tree species were exposed to submicron ammonium sulfate particles for two years. While growth and photosynthesis in Fagus crenata, Castanopsis sieboldii, and Larix kaempferi remained unaffected, Cryptomeria japonica showed both increased and decreased photosynthetic responses. This study highlights species-specific sensitivity to sulfate (aerosol) particles. 4種の日本の森林樹木に、サブミクロンサイズの硫酸アンモニウム(エアロゾル)粒子を2年間散布。ブナ、スダジイ、カラマツでは成長や光合成に有意な影響は見られなかったが、スギでは光合成速度の増加と減少の両方が観察され、エアロゾル粒子への感受性が示された。
How to measure “carbon” particles on leaves with an optical method. 葉に付着した 「炭素」 粒子を光学的に測定
We investigated an optical method for measuring the amount of BC extracted from foliar surfaces and collected on quartz fiber filters. 樹木・葉面から抽出され石英繊維フィルター上に収集されたカーボン系粒子の量を測定する光学的方法を検討した。
Visualization of particles on the leaves in trees. 葉面上の粒子の可視化技術
Visualization of artificially deposited submicron-sized aerosol particles on the surfaces of leaves/needles in trees 樹木の葉表面に任意的に微粒子を沈着させ、それを「可視化」する技術
Deposition process of aerosols into forest/ 森林へのエアロゾル沈着過程を解明
Particulate matter strongly adsorbed onto leaf surfaces is not washed away by rainfall and contributes to the EC (Elemental Carbon) flux. Leaf-surface particles must be included when evaluating the dry and total fluxes of particulate matter, in particular for water-insoluble constituents such as EC. 葉面に強く「付着」した粒子状物質は降雨によって洗い流されず、EC(元素炭素)フラックスに寄与する。粒子状物質、特にECのような水不溶性成分の乾燥流束および全流束を評価する場合には、葉表面粒子を含めなければならない。
Effects of Black Carbon Particles on Forest Tree Species Growth & Gas Exchange Rates 森林樹種の成長とガス交換率に及ぼす黒色炭素粒子の影響
世界初となる、森林樹木の苗木に対するサブミクロンサイズの黒色炭素粒子の長期曝露実験を実施。ブナ、スダジイ、カラマツ、スギの4種において、2シーズンにわたる曝露後も成長やガス交換率に有意な変化は見られませんでした。葉面に堆積した粒子は、光合成や気孔機能に影響を与えないことが示唆されました。 The world’s first long-term exposure experiment using submicron black carbon (BC) particles on living forest tree seedlings. Over two growing seasons, Fagus crenata, Castanopsis sieboldii, Larix kaempferi, and Cryptomeria japonica showed no significant changes in growth or gas exchange rates. The results suggest that foliar-deposited BC particles did not interfere with photosynthesis or stomatal function.
How Inhaled Metal Oxide Nanoparticles Affect Lung Gene Expression in Rats/ 金属酸化物ナノ粒子の吸入がラット肺の遺伝子発現に及ぼす影響
A study of gene expression in the lungs of rats exposed by inhalation to several tens to hundreds of nanometers of oxide particles over 4 weeks (Six hours a day) 4週間(毎日6時間運転)でラットに数十nm~数百nmの酸化物粒子を吸入させ、ラット肺における遺伝子発現に関する研究。