酵素配列固定グラフェン複合構造の開発及び環境リスク削減への応用
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22K05279
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 36010:Inorganic compounds and inorganic materials chemistry-related
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
王 正明 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 上級主任研究員 (10356610)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉澤 徳子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 総括研究主幹 (10358327)
佐藤 由也 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (80711291)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | グラフェン / メソポーラスシリカ / サンドイッチ型複合体 / 垂直ポア配向 / 酵素充填剤 / 酵素反応 / 垂直配列 / 酵素充填 |
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| Outline of Research at the Start |
我々は、ポア垂直整列したメソシリカナノ厚さ層でグラフェンの両側を挟み込むという特異構造のサンドイッチ型ナノ接合体を独自に開発しており、生物触媒反応を司る酵素分子を包摂・固定する恰好な場として活用することを目指している。本研究では、多様な酵素分子を有効に機能させるためのメソポアサイズやポア壁の表面特性の調節や、電気的・化学的性質を利用して酵素分子の充填量・充填形態の制御などを通じて、酵素配列固定に適したグラフェン複合構造を開発し、光誘起発熱効果など、グラフェンの特異機能を活用した環境汚染物の選択的・高効率的な除去など、幅広い環境リスク削減分野への応用を試みる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
酵素分子の特異性を活かした汚染物質の変換及び分離・無害化作用がよく知られており、本研究では酵素分子を独自なグラフェン-メソシリカサンドイッチ型ナノ構造体のメソポアに均質的に充填し、極めて効率の良い汚染物除去用反応触媒として活用することを提案している。R4年度において主に酵素分子充填に適した材料を得るためによりポアサイズの大きいメソポーラスシリカ・グラフェン複合体の合成手法の開発に尽力した。主に下記の研究実績及び成果を得られた：①メソポラースサイズを拡大するために通常酸性条件下におけるブロックポリマーなどサイズの大きい鋳型分子の適用が不可欠であることを考慮し、まずは酸性条件下においてポアチャンネル配向が垂直であるメソポーラスシリカ－グラフェンサンドイッチ型複合体を合成できる可能性を探った。その結果、適切な酸性度を調節することにより、規則性メソポーラスシリカ構造を含んだ還元性グラフェン酸化物複合体が合成可能であること、また、XRD、低温窒素吸着、電顕解析などの解析から、最適酸濃度で得た複合体はメソポアがグラフェン層に垂直配向のサンドイッチ構造であることを明らかにした。②ポアサイズを広げるために炭化水素系膨潤材を適用した複合体の合成を試みた。その結果、C6~C12鎖長のアルカンは膨潤材として有効であること、メソポアサイズが約1nm広げられた複合体を得るようになった。今年度得た成果の学会発表を準備中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
提案時の年次研究計画通りに研究を進められているためである・
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究計画で予定した通り、R5、６年度において、ブロックポリマーなどの大きいサイズの鋳型分子を適用し、更なる材料合成手法の開発及び最適化を深化する。と同時に、ラクタマーゼやウレアーゼなどを用いた酵素充填方法の開発及び充填効果の最適化を進め、アンピシリンや尿素の加水分解などの酵素反応への応用効果を検討する予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(1 results)
