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KAIST、ワインの涙現象の定量化に成功

体外への排出が困難な界面活性剤の副作用防止に期待


KAIST(シン・ソンチョル総長)は機械工学科のキム・ヒョンス教授チームがアルコールと水が出会うと発生する「マランゴニ効果」の現象を定量化することに成功したと8月17日に発表した。界面活性剤の広範な使用を抑制し、流体表面の不純物を効果的に除去するのに役立つものと期待される。

マランゴニ効果は界面に沿って表面張力の大きさが一定ではない時に発生する。いわゆる「ワインの涙」現象が代表的なマランゴニ効果の一つ。

水とアルコールのように互いに100%混ざる液体は出会うとただちに混合と広がりが同時に起こるように見えるが、実際はそうではない。水の表面張力はアルコールの約3倍で、この表面張力の違いにより二つの液体が接触する瞬間に界面でマランゴニ効果が発生する。以後、混合が起こるまでは一定の時間が所要される。

このような現象は20世紀初頭に報告されてのち多くの研究がなされてきたものの、複雑な物理化学的混合現象を定量化するのには限界があった。

キム教授は光学の特性を利用した多様な流動場可視化技法と超高速イメージング装置を利用して実験を行った。これを通じて水とアルコールの間に発生する複雑な物理化学的現象の定量化に成功し、これを土台に実験結果を予測する理論モデルも開発した。

研究チームの関係者は「理論モデルを利用すればマランゴニ対流流動速度の強さとアルコール液滴の広がる広さ、流動場が発達するのにかかる時間を予測できる。これにより実際の適用状況と条件に合わせてマランゴニ効果誘発物質(アルコール)の種類と液滴の大きさを設計することができる」と話している。

研究チームは本研究の成果が流体界面を2次汚染させることなく界面に沿って必要とする物質を高い効率で容易に伝達したり、流体表面の不純物を効果的に除去できる技術となるものと予想している。

何よりも薬物伝達のために使用される界面活性剤をアルコールで代替できる可能性を提示した点に意味があり、また体内に蓄積される特性をもつ界面活性剤を代替できるならばさまざまな副作用を防止できるものと期待される。

キム教授は「薬物伝達のために界面活性剤を使用するが、体内に吸収されると排出が難しく蓄積されてぜんそく患者の場合は心臓疾患を誘発するなど多くの副作用が発生する。アルコールなどの新たな薬物伝達物質を使用することでこうした副作用を防げるのではないか」と述べた。





[2017-08-18]

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