酸化還元酵素のハイスループット電極触媒機能評価

• 研究課題/領域番号: 15K14684
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 応用微生物学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 辻村 清也 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (30362429)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: 酸化還元酵素 / 酵素電極 / 多孔質炭素 / スクリーニング / 電極触媒 / ハイドロゲル / メソ孔 / マクロ孔 / 印刷電極 / メディエータ / 酵素電池 / ホフマイスター / ポリマー

研究成果の概要

酵素電極反応に最適な細孔構造とモロフォロジーを有する酸化マグネシウム鋳型多孔質炭素を開発し，酸化還元酵素の電極触媒活性計測へ応用した．メソ孔は酵素担持量を増やし，個々の酵素電極活性を高め，マクロ孔は物質輸送効率を高める．多孔質炭素を修飾した電極は，酵素が少量であっても活性評価でき，酵素のスクリーニングへの応用が可能である．様々な電極触媒特性評価もできる．高性能・高耐久性酵素の開発のさらなる加速が期待される．

研究成果

• [国際共同研究] CRPP, CNRS，Bordeaux/IBP，CNRS, Marseille/Univ. Grenoble-alps(フランス)
• [国際共同研究] CRPP(フランス)
• [雑誌論文] Bimolecular Rate Constants for FAD-dependent Glucose Dehydrogenase from Aspergillus terreus and Organic Electron Acceptors (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsuruoka, N., Sadakane, T., Hayashi, R., Tsujimura, S.
  • 雑誌名: Int. J. Mol. Sci. 巻: 18 号: 3 ページ: 604-604
  • DOI: 10.3390/ijms18030604
  • NAID: 120007134939
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Lowering the potential of electroenzymatic glucose oxidation on redox hydrogel-modified porous carbon electrode (2017)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, A., Mano, N., Tsujimura, S.
  • 雑誌名: Electrochim. Acta 巻: 232 ページ: 581-585
  • DOI: 10.1016/j.electacta.2017.03.007
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Screen-printed, Paper-based, Array-type, Origami Biofuel Cell (2017)
  • 著者名/発表者名: Shitanda, I., Kato, S., Tsujimura, S., Hoshi, Y., Itagaki, M.
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 46 号: 5 ページ: 726-728
  • DOI: 10.1246/cl.170047
  • NAID: 130005655632
  • ISSN: 0366-7022, 1348-0715
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hierarchical meso/macro-porous carbon fabricated from dual MgO templates for direct electron transfer enzymatic electrodes (2017)
  • 著者名/発表者名: Funabashi, H., Takeuchi, S., Tsujimura, S.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 7 号: 1 ページ: 45147-45147
  • DOI: 10.1038/srep45147
  • NAID: 120007134892
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Redox-Polymers Enable Uninterrupted Day/Night Photo-Driven Electricity Generation in Biophotovoltaic Devices (2017)
  • 著者名/発表者名: Darus, L., Sadakane, T., Ledezma, P., Tsujimura, S., Osadebe, I., Leech, D., Gorton, L., Freguia, S.
  • 雑誌名: J. Electrochem. Soc. 巻: 164 号: 3 ページ: H3037-H3040
  • DOI: 10.1149/2.0091703jes
  • NAID: 120007129199
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hofmeister effects on the glucose oxidase hydrogel-modified electrode (2016)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, A., Tsujimura, S.
  • 雑誌名: Electrochim. Acta 巻: 201 ページ: 228-232
  • DOI: 10.1016/j.electacta.2016.03.116
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Long-term Continuous Operation of FAD-dependent Glucose Dehydrogenase Hydrogel-modified Electrode at 37 °C (2016)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, A., Tsujimura, S.
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 45 号: 4 ページ: 484-486
  • DOI: 10.1246/cl.160053
  • NAID: 130005143997
  • ISSN: 0366-7022, 1348-0715
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Templated mesoporous carbons: Synthesis and applications (2016)
  • 著者名/発表者名: Inagaki, M., Toyoda, M., Soneda, Y., Tsujimura, S., Morishita, T.
  • 雑誌名: Carbon 巻: 107 ページ: 448-448
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2016.06.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Redox Hydrogel of Glucose Oxidase on MgO-Templated Carbon Electrode (2016)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, A., Murata, K., Mano, N., Tsujimura, S.
  • 雑誌名: Bulletin of the Chemical Society of Japan 巻: 89 号: 1 ページ: 24-26
  • DOI: 10.1246/bcsj.20150252
  • NAID: 130005119452
  • ISSN: 0009-2673, 1348-0634
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electrochemical Oxygen Reduction Catalyzed by Bilirubin Oxidase with the Aid of 2,2'-Azinobis(3-ethylbenzothiazolin-6-sulfonate) on a MgO-template Carbon Electrode (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsujimura, S., Murata, K.
  • 雑誌名: Electrochim. Acta 巻: 180 ページ: 555-559
  • DOI: 10.1016/j.electacta.2015.08.156
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electrochemical Activation of a Novel Laccase, MELAC, Isolated from Compost (2015)
  • 著者名/発表者名: Murata, K., Shigemori, Y., Tsujimura, S.,
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 44 号: 5 ページ: 654-655
  • DOI: 10.1246/cl.150057
  • NAID: 130005067967
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Effect of Pore Size of MgO-templated Carbon on the Direct Electrochemistry of <small>D</small>-fructose Dehydrogenase (2015)
  • 著者名/発表者名: Funabashi, H., Murata, K., Tsujimura, S.,
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: 83 号: 5 ページ: 372-375
  • DOI: 10.5796/electrochemistry.83.372
  • NAID: 130005067089
  • ISSN: 1344-3542, 2186-2451
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Electrochemical Impedance Simulation of Branch Structure Porous Carbon Electrode Using Transmission Line Model (2015)
  • 著者名/発表者名: Shitanda, I., Tsujimura, S., Yanai, H., Hoshi, Y., Itagaki, M.,
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: 83 号: 5 ページ: 335-338
  • DOI: 10.5796/electrochemistry.83.335
  • NAID: 130005067105
  • ISSN: 1344-3542, 2186-2451
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Electrochemical Impedance Study of Screen-printed Branch Structure Porous Carbon Electrode using MgO-templated Carbon and MgO Particle and its Application for Bilirubin Oxidase-immobilized Biocathode (2015)
  • 著者名/発表者名: Shitanda, I., Nakafuji, H., Tsujimura, S., Hoshi, Y., Itagaki, M.,
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: 83 号: 5 ページ: 329-331
  • DOI: 10.5796/electrochemistry.83.329
  • NAID: 130005067106
  • ISSN: 1344-3542, 2186-2451
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] マクロ-メソ階層構造を有する酸化マグネシウム鋳型炭素の酵素電極への応用 (2017)
  • 著者名/発表者名: 船橋 広人,竹内 聖詞, 辻村 清也
  • 学会等名: 第84回電気化学会大会
  • 発表場所: 首都大東京、東京都八王子市
  • 年月日: 2017-03-25
• [学会発表] 酸化マグネシウム鋳型炭素を用いたビリルビンオキシダーゼ酸素還元カソード (2017)
  • 著者名/発表者名: 石居 周二,船橋 広人,辻村 清也
  • 学会等名: 第84回電気化学会大会
  • 発表場所: 首都大東京、東京都八王子市
  • 年月日: 2017-03-25
• [学会発表] 酵素型バイオ燃料電池の最新動向 (2017)
  • 著者名/発表者名: 辻村清也
  • 学会等名: 電気化学セミナー 最先端電池技術2017
  • 発表場所: タワーホール船堀、東京都江戸川区
  • 年月日: 2017-01-20
  • 招待講演
• [学会発表] FAD 依存性グルコース脱水 素酵素と電子受容体との反 応 に及ぼす電解質の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 安立 翼， 椙原和法，辻村清也
  • 学会等名: 第 6 2 回ポーラログラフィーおよび電気分析化学討論会
  • 発表場所: 宮古島市中央公民館大ホール、沖縄県宮古島市
  • 年月日: 2016-11-19
• [学会発表] Enzymatic biofuel cell based on porous carbon materials (2016)
  • 著者名/発表者名: Seiya Tsujimura
  • 学会等名: PRiME2016
  • 発表場所: Hawaii Convention Center、Honolulu, HI, USA
  • 年月日: 2016-10-03
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Designing Macro-Meso Pore Structure of MgO-Templated Carbon for Det-Based Enzyme Electrodes (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroto Funabashi, Seiya Tsujimura
  • 学会等名: PRiME2016
  • 発表場所: Hawaii Convention Center、Honolulu, HI, USA
  • 年月日: 2016-10-03
  • 国際学会
• [学会発表] Glucose/O2 Biofuel Cell Constructed from MgO-Temlated Carbon Modified Carbon Cloth (2016)
  • 著者名/発表者名: Ayumu Niiyama, Seiya Tsujimura
  • 学会等名: PRiME2016
  • 発表場所: Hawaii Convention Center、Honolulu, HI, USA
  • 年月日: 2016-10-03
  • 国際学会
• [学会発表] 水系（生体関連）有機レドックス反応とバイオ燃料電池への応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 辻村清也
  • 学会等名: 新レドックス系エネルギー技術研究ＷＧ 第一回講演会
  • 発表場所: アルス市ヶ谷、東京都千代田区
  • 年月日: 2016-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] Enzymatic biofuel cell based on porous carbon materials (2016)
  • 著者名/発表者名: Seiya Tsujimura
  • 学会等名: France-Japan Meeting on (bio)-functionalization of nanostructured carbon and (bio)-electrocatalytic applications
  • 発表場所: Univ. Grenoble-Alpes, Grenoble、France
  • 年月日: 2016-09-01
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Enzymatic biofuel cell based on MgO-templated carbon (2016)
  • 著者名/発表者名: Seiya Tsujimura
  • 学会等名: Seminar，Bioenergetique et Ingenierie des Proteines
  • 発表場所: BIP、Marseilles、France
  • 年月日: 2016-08-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Glucose/O2 enzymatic biofuel cell based on MgO-templated porous carbon (2016)
  • 著者名/発表者名: Seiya Tsujimura, Ayumu Niiyama
  • 学会等名: ISE
  • 発表場所: World Forum, The Hague,The Netherlands
  • 年月日: 2016-08-21
  • 国際学会
• [学会発表] 酵素電池の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 辻村清也
  • 学会等名: TIMS研究交流会
  • 発表場所: 筑波大、茨城県つくば市
  • 年月日: 2016-07-01
  • 招待講演
• [学会発表] Enzyme-Based Biofuel Cell (2016)
  • 著者名/発表者名: Seiya Tsujimura
  • 学会等名: The Japan-America Frontiers of Engineering 2016
  • 発表場所: ベックマンセンター、アーバイン、アメリカ
  • 年月日: 2016-06-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] MgO - templated mesoporous carbon for enzyme electrode (2016)
  • 著者名/発表者名: Seiya Tsujimura
  • 学会等名: Elecnano7
  • 発表場所: Lille University、Lille、France
  • 年月日: 2016-05-23
  • 国際学会
• [学会発表] 酵素燃料電池の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 辻村清也
  • 学会等名: 第118回 有機エレクトロニクス研究センター講演会
  • 発表場所: 山形大有機エレクトロニクス研究センター、山形県米沢市
  • 年月日: 2016-04-26
  • 招待講演
• [学会発表] Hofmeister Effects on Glucose oxidase-Redox Hydrogel Electrode (2016)
  • 著者名/発表者名: Seiya Tsujimura, Aimi Suzuki
  • 学会等名: 19th Topical Meeting of the International Society of Electrochemistry
  • 発表場所: The University of Auckland、オークランド、ニュージーランド
  • 年月日: 2016-04-17
  • 国際学会
• [学会発表] メソ・マクロ階層構造を有する多孔質炭素を用いた酵素機能電極の特性評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 船橋 広人,辻村 清也
  • 学会等名: 電気化学会第83回大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪市，吹田市）
  • 年月日: 2016-03-29
• [学会発表] レドックスハイドロゲル型グルコース酸化電極に対する電解質の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 辻村 清也,鈴木 愛未
  • 学会等名: 電気化学会第83回大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪市，吹田市）
  • 年月日: 2016-03-29
• [学会発表] おむつに搭載する新規自己駆動型尿糖バイオセンサ作製と出力評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 野原 早貴,星 芳直,四反田 功,辻村 清也,板垣 昌幸
  • 学会等名: 電気化学会第83回大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪市，吹田市）
  • 年月日: 2016-03-29
• [学会発表] MgO鋳型炭素修飾カーボンクロス電極を用いた酵素燃料電池の特性評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 新山 歩,大場 貴子,辻村 清也
  • 学会等名: 電気化学会第83回大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪市，吹田市）
  • 年月日: 2016-03-29
• [学会発表] 糖および乳酸を燃料としたバイオ燃料電池アレイの作製と評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩下 梨沙,籾山 美咲,星 芳直,四反田 功,板垣 昌幸,辻村 清也
  • 学会等名: 電気化学会第83回大会
  • 発表場所: 大阪大学（大阪市，吹田市）
  • 年月日: 2016-03-29
• [学会発表] Enzymatic biofuel cell based on porous carbon materials (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsujimura, S.
  • 学会等名: MANA-RSC symposium Materials for Energy Generation and Storage
  • 発表場所: NIMS（MANA棟）（茨城県，つくば市）
  • 年月日: 2015-10-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ウェアラブルデバイスの電源に利用可能な薄膜型バイオ燃料電池アレイの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 籾山美咲・星 芳直・辻村清也・四反田功・板垣昌幸
  • 学会等名: 第5回CSJ化学フェスタ
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都，江戸川区）
  • 年月日: 2015-10-13
• [学会発表] 多孔質炭素－カーボンクロス複合電極を用いた酵素燃料電池の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 新山 歩・村田一樹・辻村清也
  • 学会等名: 第5回CSJ化学フェスタ
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都，江戸川区）
  • 年月日: 2015-10-13
• [学会発表] 多孔質炭素修飾酵素電極における細孔構造の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 船橋広人・辻村清也
  • 学会等名: 第5回CSJ化学フェスタ
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都，江戸川区）
  • 年月日: 2015-10-13
• [学会発表] Biocathode based on a MgO-template Carbon Electrode Modified with ABTS and Bilirubin Oxidase (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsujimura, S.
  • 学会等名: the 66th of Annual meeting of International Society of Electrochemistry
  • 発表場所: Taipei，台湾
  • 年月日: 2015-10-04
  • 国際学会
• [学会発表] Fabrication of Paper-based Disk-shaped Glucose Biofuel Array (2015)
  • 著者名/発表者名: Isao Shitanda, Saki Nohara, Seiya Tsujimura, Yoshinao Hoshi, Masayuki Itagaki
  • 学会等名: the 66th of Annual meeting of International Society of Electrochemistry
  • 発表場所: Taipei，台湾
  • 年月日: 2015-10-04
  • 国際学会
• [学会発表] Characterization of Glucose Oxidase-Redox Hydrogel on MgO-templated Carbon Electrode (2015)
  • 著者名/発表者名: Aimi Suzuki, Kazuki Murata, Seiya Tsujimura
  • 学会等名: the 66th of Annual meeting of International Society of Electrochemistry
  • 発表場所: Taipei，台湾
  • 年月日: 2015-10-04
  • 国際学会
• [学会発表] Glucose Biosensor based on a Glassy Carbon Electrode Modified with Poly(methylene green) and FADdependent Glucose Dehydrogenase (2015)
  • 著者名/発表者名: Nozomu Tsuruoka, Kazuki Murata, Seiya Tsujimura
  • 学会等名: the 66th of Annual meeting of International Society of Electrochemistry
  • 発表場所: Taipei，台湾
  • 年月日: 2015-10-04
  • 国際学会
• [学会発表] カーボンクロスとMgO鋳型炭素を用いたバイオカソードの電気化学インピーダンス測定による特性評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩下 梨沙,星 芳直,四反田 功,村田 一樹,辻村 清也,板垣 昌幸
  • 学会等名: 2015年電気化学秋季大会
  • 発表場所: 埼玉工業大学（埼玉県，深谷市）
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] 紙を基板とした円盤状バイオ燃料電池の作製と尿糖電池への応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 野原 早貴,星 芳直,四反田 功,辻村 清也,板垣 昌幸
  • 学会等名: 2015年電気化学秋季大会
  • 発表場所: 埼玉工業大学（埼玉県，深谷市）
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] 多孔質炭素-カーボンクロス複合電極を用いた酵素燃料電池の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 新山 歩,村田 一樹,辻村 清也
  • 学会等名: 2015年電気化学秋季大会
  • 発表場所: 埼玉工業大学（埼玉県，深谷市）
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] 電解質のイオン特性を利用したグルコース脱水素酵素の安定化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 椙原 和法,安立 翼,辻村 清也
  • 学会等名: 2015年電気化学秋季大会
  • 発表場所: 埼玉工業大学（埼玉県，深谷市）
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] グルコース脱水素酵素のメディエータ型電極反応に対する電解質の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 安立 翼,椙原 和法,村田 一樹,辻村 清也
  • 学会等名: 2015年電気化学秋季大会
  • 発表場所: 埼玉工業大学（埼玉県，深谷市）
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] ドックスハイドロゲル修飾多孔質グルコース酸化電極の高出力化・安定化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 愛未,辻村 清也
  • 学会等名: 2015年電気化学秋季大会
  • 発表場所: 埼玉工業大学（埼玉県，深谷市）
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] Recent advances in carbon electrodes for the development of enzyme-based biofuel cell (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsujimura, S.
  • 学会等名: SMOBE-2015
  • 発表場所: Univ. Antwapen，ベルギー
  • 年月日: 2015-08-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 筑波大学大学院数理物質科学研究科物性・分子工学専攻生物電気化学研究室
  • URL: http://www.ims.tsukuba.ac.jp/~tsujimura_lab/index.html
• [産業財産権] 発電デバイス、発電方法及び濃度測定方法 (2016)
  • 発明者名: 四反田功，辻村清也
  • 権利者名: 四反田功，辻村清也
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-195054
  • 出願年月日: 2016-09-30