2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of novel biosorption based on design of cell surfaces for separation of rare earths
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16K14462
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
後藤 雅宏 九州大学, 工学研究院, 教授 (10211921)
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2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | イオン交換 / 吸着剤 / バイオソープション / メタルリサイクル / 都市鉱山 / 希土類分離 / レアメタル / 金属分離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
バイオソープションは、従来用いられている溶媒抽出法より環境への負荷が小さいため、金属回収法の新たな方法として注目されている。特に大腸菌はそれ自身が無限に増殖する点、さらには細胞表面に様々な金属吸着選択性に関わる官能基を有していることから、環境負荷の小さいことも含めて次世代型の金属吸着剤としての応用が期待されている。しかし、大腸菌をそのまま吸着剤として用いると、吸着量や吸着傾向がその細胞膜の組成に大きく依存する。そこで、本研究では、その細胞表層の改変によって吸着能力と選択性の向上を目指した。
前年度までに、大腸菌細胞膜上の官能基へジグリコールアミド酸配位子を化学修飾することに成功し、その結果、大腸菌の希土類金属への選択性およびその吸着容量を向上させることができた。これより、大腸菌表層を適切に設計することにより、吸着剤としての性能を制御可能であることが示された。しかし、直接大腸菌に化学修飾するこの方法は、細胞を変性させるため、最終的に得られる吸着剤の収量が低下する問題が生じた。
そこで、最終年度は、細胞への刺激を低減するために、新たな表層修飾法を提案し、バイオ吸着剤の改良を試みた。すなわち、予めジグリコールアミド酸型配位子を修飾した高分子を合成し、その高分子と細胞膜間の静電相互作用および、配位子が有するカルボキシル基と細胞表層のアミノ基間のアミド結合の形成により、細胞の表層修飾を行った。得られた吸着剤を用いて、希土類金属 (Nd3+, Dy3+, Lu3+)と一般金属 (Al3+, Cu2+)との分離性能を評価結果、未修飾の大腸菌と比べて、希土類金属の選択性及び吸着率が著しく増加することを明らかにした。さらに、遺伝子組み換え大腸菌を利用することで、「金属回収」と「高機能材料の合成」を一段階で達成する新規な金属回収プロセスの構築にも成功した。
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Research Products
(7 results)
