• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

生体分子を用いた黄鉄鉱ナノ粒子の合成法の開発と応用

Research Project

Project/Area Number 19K22345
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 41:Agricultural economics and rural sociology, agricultural engineering, and related fields
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

鈴木 道生  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (10647655)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 鈴木 庸平  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (00359168)
アーサン ナズムル  東京大学, 先端科学技術研究センター, 特任准教授 (00422345)
Project Period (FY) 2019-06-28 – 2021-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Keywordsパイライト / 黄鉄鉱 / ナノ粒子 / バイオミネラリゼーション
Outline of Research at the Start

黄鉄鉱ナノ粒子を合成したという報告は数多いが、再現性および安定性の面から実用化は困難であった。応募者らはウロコフネタマガイが特定の生体高分子タンパク質と黄鉄鉱ナノ粒子が共に含まれることに着目し、市販のタンパク質を用いて水系の溶液で非常に効率よく粒径の揃った黄鉄鉱ナノ粒子を合成することに成功した。本研究ではウロコフネタマガイ由来のタンパク質を組み換え体として準備し、より粒径の小さい黄鉄鉱ナノ粒子を、高効率で大量に合成する手法を検討し、太陽光発電のデバイス開発に応用する。

Outline of Annual Research Achievements

黄鉄鉱(パイライト)は毒性が無く、鉄と硫黄という元素組成から資源としても豊富に存在することから、次世代の太陽光発電や蓄電池の材料として大きく期待されている。しかしながらパイライトのナノ粒子は合成が困難で、合成しても安定性が悪いことから、工業的に利用されてこなかった。申請者は黄鉄鉱のナノ粒子を生体で合成する深海の巻貝であるスケーリ―フットに着目し、黄鉄鉱ナノ粒子の合成に関与するタンパク質に着目した。スケーリ―フットの貝殻を塩酸により脱灰し、硫化鉄層と炭酸カルシウム層に分離し、硫化鉄層のみを抽出した。硫化鉄層から、さらに変性剤を用いてタンパク質を抽出したところ、パイライトのナノ粒子がバラバラになったことから、変性剤の成分にパイライトナノ粒子を分散させる成分が含まれていると考えられた。その成分に含まれるタンパク質を分離し、配列の同定を行った。この配列を大腸菌発現用のベクターに導入し、大腸菌に形質転換することで、スケーリ―フットのタンパク質の発現を試みた。発現したタンパク質を大腸菌より抽出、クロマトグラフィーにより精製した。このタンパク質をパイライト合成系に添加した。パイライト合成系は多くの手法が報告されているが、タンパク質を用いる方法のため、水溶液で100度以下の系を改良することとした。このように開発したパイライト合成系に精製したスケーリ―フットのタンパク質を添加し、パイライトのナノ粒子の合成を試みているところである。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

大腸菌により目的タンパク質の発現に成功し、それをクロマトグラフィーにより精製を行った。精製したタンパク質をパイライトを合成する系に添加したところ、パイライトナノ粒子の合成に成功した。

Strategy for Future Research Activity

組み換え体のタンパク質などを用いて、実際のタンパク質のどの部分がパイライトナノ粒子の形成に重要か、構造機能相関の研究を進めていく。また、より効率よく大量にナノ粒子を合成するために、濃度や時間、温度などの条件の最適化を進めていく。

Report

(1 results)
  • 2019 Research-status Report

Research Products

(4 results)

All 2020 2019 Other

All Presentation (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Presentation] 半導体特性を持つ黄鉄鉱ナノ粒子のヘムタンパク質を用いた合成メカニズムの解明2020

    • Author(s)
      104.○山下達也、松田大輝、岡田至崇、アーサンナズムル、鈴木庸平、鈴木道生
    • Organizer
      日本農芸化学会2020年度(令和2年度)大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Synthesis of pyrite nanoparticles using the matrix protein from the scalyfoot, Chrysomallon squamiferum.2019

    • Author(s)
      39.Tatsuya Yamashita, Hiroki Matsuda, Yohey Suzuki, Nazmul Ahsan, Yoshitaka Okada, 〇Michio Suzuki.
    • Organizer
      15th International Symposium on Biomineralization
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] ウロコフネタマガイ由来の有機高分子を利用したpyriteナノ粒子の合2019

    • Author(s)
      山下達也、松田大輝、アーサンナズムル、岡田至崇、鈴木庸平、鈴木道生
    • Organizer
      第14回バイオミネラリゼーションワークショップ
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Remarks] 東京大学大学院農学生命科学研究科 分析化学研究室

    • URL

      http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/analchem/

    • Related Report
      2019 Research-status Report

URL: 

Published: 2019-07-04   Modified: 2021-01-27  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi