| 研究課題/領域番号 |
21H03627
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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64020:環境負荷低減技術および保全修復技術関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
中島 一紀 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (50540358)
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| 研究分担者 |
川崎 了 北海道大学, 工学研究院, 教授 (00304022)
五十嵐 健輔 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (90759945)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2022年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2021年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円)
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| キーワード | バイオセメント / 天然高分子 / イガイ接着タンパク質 / 刺激応答性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，天然に存在するタンパク質に新たな機能を付与することで，バイオセメントやイガイ接着タンパク質を用いた次世代型固化技術を開発する。具体的には，(A)キチンなどのマトリックス多糖，砂・土を構成する鉱物，セメント物質となるCaCO3の三者を強力に結合できる機能性タンパク質をデザインし，バイオセメントに導入することにより，従来法をはるかに凌駕する強靭な固化を目指す。また，(B)接着や凝集のコントロールが非常に困難であるイガイ接着タンパク質に凝集抑制機能を与え，さらには酵素添加によって接着と鉱物合成機能が同時に誘起されるバイオスイッチ機能を付与した固化システムを開発する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では，天然に存在する，あるいは人工的に創り出した無機物と有機物の接着界面に着目し，(1)有機-無機ハイブリッドを組み込んだ高強度バイオセメント，および(2)イガイ接着タンパク質とシリカ重合酵素を組み合わせたハイブリッドバイオ固化，の開発に取り組み，新しい概念のバイオ固化の基盤技術を構築した。具体的には，(1)では天然多糖（キチンやセルロースナノファイバー）とそれらの材料表面での炭酸カルシム析出を促進する融合タンパク質を組み合わせたハイブリッドバイオセメントを開発し，(2)ではイガイ接着タンパク質の接着コントロールと材料界面でのバイオシリカ重合に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
建造物やインフラなどの建設には固化材料としてセメントやコンクリートが用いられる。しかしながら，セメントクリンカーの製造プロセスでは，それに必要なエネルギー生産と石灰石からの脱炭酸により大量のCO2が排出されることになる。CO2排出を可能な限り削減すると同時に，従来のセメントに代わる革新的な固化材料および技術の開発が急務である。自然界および人工の接着界面のバイオ分子には無機固体に結合するための秘密が隠されている。本研究では，その界面に隠されたバイオ分子の秘密を解き明かし，従来法を凌駕する環境負荷の小さい次世代型固化技術の開発に挑戦することを目的とした。
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