2023 Fiscal Year Research-status Report
Development of novel metal adsorbent for metal recycle system without neutralization
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22K21322
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
高野 力 北海道大学, 工学研究院, 助教 (60964575)
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2022-08-31 – 2025-03-31
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| Keywords | 耐酸性細菌 / 金属回収 / 金属リサイクル / Bioaccumulation |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細菌を用いた金属のバイオソープションは、水素イオンによる阻害の影響を受けにくい中性条件下での検討が主流である。本研究では、中和処理を不要とした金属リサイクルシステムの開発を目的に、強酸性条件下での金属回収について検討した。リチウムイオン電池やプリント回路基板に用いられるCo, Cu, Li, Mn, Niの5種類の金属を対象に、強酸性条件下での回収メカニズムの解明と、回収に関与するタンパク質の特定を試みた。
前年度の研究で、高い金属回収能力を示したPriestia属の細菌を対象として、5種類の金属イオンを含む模擬金属浸出液 (pH 1.5) を用いた強酸性条件下での金属回収を行った。RNAシーケンス解析により、金属を含まないpH 1.5の溶液を用いた条件との間で、発現遺伝子を比較した。この結果、金属存在下において、細胞内外の物質輸送に関与するABCトランスポーターに関連する遺伝子の発現が有意に増加した。研究開始時点では、細胞膜表面への金属吸着タンパク質の発現量増加を想定していたが、予想に反して、細胞内への金属イオンの取り込みが、本菌株の主な金属回収メカニズムであることが示された。また、死菌体を用いて同様の金属回収を行った結果、生菌体と比べて一部の金属の回収量が有意に低下したことから、これらの金属回収が生物学的プロセスによるものであることが示された。
以上より、本研究では、Priestia属の細菌について、pH 1.5の条件下で、ABCトランスポーターを用いた細胞内への取り込みに基づく金属回収が可能であることを示した。
本研究で用いた菌株は、中性条件下で培養可能であり、pH 1.5の条件下で生存し、細胞内に金属を蓄積可能であることが示された。本菌株は、中和処理を用いない金属リサイクルの他、酸性環境における汚染金属の除去など、新規な酸性条件下でのバイオプロセスへの活用が期待される。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初目的では、細胞表面に発現する金属吸着タンパク質を用いて金属回収材を開発する予定であったが、対象とした細菌の金属回収メカニズムが細胞内への取り込みによるものであることが判明し、回収材の開発ではなく菌体そのものの金属回収能力の評価や回収メカニズムの解明を優先したため。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究において入手した、他の金属回収細菌について、金属回収メカニズムの解明と、金属吸着タンパク質の特定を試みる。これにより、菌体そのものよりも高い金属回収率および選択性を有する、強酸性条件下で使用可能な金属回収材を開発する。
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| Causes of Carryover |
耐酸性細菌のRNA抽出が困難であり、2-3か月を要する遺伝子発現解析を年度内に完了することが困難となったため。
RNA抽出に必要な試薬類や消耗品の購入と、抽出したRNAを用いた遺伝子発現解析の委託費として支出する。
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