| 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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| 研究実績の概要 |
2023年度は，本研究の研究目的である，（A）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（B）粒子凝集と鉱物化のコントロールが可能なインテリジェントバイオ固化，を達成するため，以下の項目(1)～(3)を中心として研究を行った。
(1)機能性フュージョンタンパク質の創製と有機-無機ハイブリッドへの応用： 機能性シリカ重合酵素を作製し，天然多糖であるキトサンゲルとシリカからなるハイブリッド材料の作製に成功した。ソフトなマテリアルであるキトサンゲルの表面にシリカをコーティングすることでより剛直な材料に改変できることが明らかとなった。また，この異種界面接合技術を応用することで，ハイブリッドバイオセメント材料が開発できると期待される。
(2)シリカ重合酵素を用いたバイオシリカ積層法の開発： シリカ重合酵素がシリカに結合する性質を利用した新たなLayer-by-layer（LbL）法について検討を行った。積層回数が増えるにつれシリカ層の厚みが増大し，Layer数を変えることで固化強度のコントロールが可能であることが示唆された。また，有機基板結合性シリカ重合酵素を用いることで，プレート上でのシリカ積層が可能であることも示された。
(3)イガイ接着タンパク質を接着分子としたインテリジェントハイブリッド固化： 機能性イガイ接着タンパク質を開発し，外部刺激（酵素）に応答して接着性が増加するシステムを開発した。このタンパク質は酸化鉄と有機物を複合化する機能もあるため，ハイブリッド固化における接着剤として利用できることが分かった。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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