Bionanoparticles for Defect Detection and Quantification in Carbon Materials

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K04831
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 28030:Nanomaterials-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Iwahori Kenji 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (90467689)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: フェリチンタンパク質 / カーボンナノチューブ / ペプチド / ナノ粒子 / 部位特異的結合

Outline of Final Research Achievements

In this research, we selected peptides that bind specifically to defects or surface of carbon materials (DS-pep) and we modified them to the outer surface of ferritin proteins to fabricate defect-seeking bio-nanoparticles (DS-BNPs) for a rapid detection and quantification system of defects on the surface of carbon materials. Binding of DS-BNPs to carbon surface of CNT had been observed by transmission electron microscopy (TEM), but we investigated a faster and easier method to measure the binding strength of peptides using QCM. Furthermore, fluorescent CdS nanoparticles were successfully synthesized in the cavities of the fabricated DS-BNPs, paving the way for visualization of defects. We are continuing our research to construct a "defect detection and quantification system for carbon materials" using this system.

Free Research Field

生体機能利用

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究ではペプチドの特異的な結合能力を活用し、球殻状タンパク質内部に蛍光ナノ粒子を合成することで、炭素表面に結合することができる欠陥探索バイオナノ粒子 (DS-BNP) の作製を行った。本研究より得られた知見は、今まで大型装置の使用やサンプル調整に時間と手間が必須であった、炭素材料の形状や欠陥状態の把握が簡単に可視化できるプロセスへの道筋を付けたと考えられる。さらなる研究の推進により、従来の問題であった市販炭素材料の不均一性、欠陥量や形状の多様性から引き起こされていた、特性変化や炭素材料を用いて作製した電子デバイスの性能低下等の原因をより早く解明する事が可能になるはずである。