2020 Fiscal Year Annual Research Report
バイオセメントと木質バイオマスを利用した重金属汚染の統合バイオレメディエーション
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18H03395
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
中島 一紀 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (50540358)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川崎 了 北海道大学, 工学研究院, 教授 (00304022)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | バイオミネラル / 環境修復 / 微生物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，高濃度の重金属で汚染された土壌をバイオセメント技術により封じ込めを行い，そこから流出した低濃度の重金属汚染水を重金属結合性バイオマスにより完全浄化することが可能なシステムの開発を目的とした。
・キチンと人工タンパク質を複合化した新規バイオセメント
前年度の研究において，尿素，カルシウム源，ウレアーゼを用いたバイオセメント系にカチオン性天然多糖であるキトサンを添加することで強度が増大することを見い出した。一方，自然界のバイオミネラル（生物による鉱物化）に着目すると，CaCO3などの鉱物がキチンなどのタンパク質と複合化することによって高い靭性を獲得している。そのCaCO3とキチンの間にはバインダーおよび鉱物化促進の役割を担うタンパク質が存在する。本年度はそのようなタンパク質を模倣した人工タンパク質をデザインし，バイオセメントへの添加効果を検討した。人工タンパク質はCaCO3の生成を促進し，鉱物粒子の結合を担うことが示された。さらに，キチンと人工タンパク質を組み合わせることで，バイオセメントの強度が飛躍的に向上することが示された。
・重金属耐性微生物を用いた重金属除去
鉱山跡地から単離した重金属に応答して細胞外高分子物質（EPS）を分泌するバクテリアの機能解析を行った。重金属（Pb，Zn）共存下でバクテリアの培養を行い，重金属の分布を確認したところ，吸着したPbおよびZnのいずれも90%弱がEPSに蓄積しており，Znは細胞内にも取り込まれていることが分かった。さらに，バクテリア，EPS，およびPbをそれぞれ蛍光色素で染色し，共焦点レーザー顕微鏡にて観察を行ったところ，これら三者の蛍光像が一致したことから，バクテリア細胞の近傍に分泌したEPSにPbが吸着していることが示された。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(18 results)
