| 研究課題/領域番号 |
18H01719
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26030:複合材料および界面関連
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
辻村 清也 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (30362429)
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| 研究分担者 |
杉本 華幸 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (60529527)
白木 賢太郎 筑波大学, 数理物質系, 教授 (90334797)
藤田 恭子 東京薬科大学, 薬学部, 講師 (90447508)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2020年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2018年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円)
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| キーワード | 酵素 / 多孔質炭素 / 酸化還元 / バイオ電池 / 電解質 / 酸化還元酵素 / 多孔質炭素材料 / 安定化 / 活性化 / ナノ空間材料 / 安定性 / ナノ空間 / 多孔質材料 / イオン液体 / 熱測定 |
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| 研究成果の概要 |
本研究では数十ナノメートルスケールのメソ反応場（＝電極）を活用することで酸化還元酵素の活性制御とその耐久性の向上を達成した．微小空間－酵素－水－イオンの複雑な相互作用について，メソ構造および空間内環境因子の酵素に及ぼす効果を明らかにした．それにより従来のモルフォロジー制御を超えた空間制御とその空間中の溶液環境制御指針を示した．酵素電極反応に最適な表面修飾を施された多孔質電極材料を開発し，酵素の安定性と活性の飛躍的向上（超活性，超安定性）を実現し，デバイスの性能向上を達成した．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
得られた成果をもとにメソ空間の構造と内部環境をデザインしたオーダーメイド型酵素担体は，センサや発電デバイス，リアクターなどにおいて，これまでの酵素利用の限界を打ち破る端緒となった．本研究で明らかになったバイオデバイスの新規設計指針は，酸化還元酵素にとどまらずすべての酵素，生体高分子，抗体，タンパク質，核酸などへと広く拡張でき，バイオデバイスの革新をおこす足がかりとなることが期待できる．
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