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
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19K22345
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 41:Agricultural economics and rural sociology, agricultural engineering, and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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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)
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| 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)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2019)
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| 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)
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| 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 |
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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| 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。
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)
