| 研究課題/領域番号 |
21K04759
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分27010:移動現象および単位操作関連
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| 研究機関 | 大阪公立大学工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
倉橋 健介 大阪公立大学工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (60516821)
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| 研究分担者 |
齊藤 丈靖 大阪公立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70274503)
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | ナノ粒子 / 溶解性制御 / 養液栽培 / 生育制御 / 表面修飾 / 細胞培養 / 徐放性制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
金属ナノ粒子を採用した植物細胞へのミネラル供給システム創出を目的として、植物培養液中でのナノ粒子の溶解・凝集性の測定するとともに、表面修飾技術を用いた徐放性ミネラルナノ粒子の造粒と溶解性の検証を行う。得られた試作粒子は、植物細胞に供して、ミネラルの取り込み量を測定するとともに、フローサイトメーターを使用した解析(fluorescence-activated cell sorting; FACS解析)の併用による細胞表面への粒子吸着量の推定から、取り込み時の正確な物質収支モデルを構築する。モデルから操作因子を最適化し、金属ナノ粒子と細胞間におけるミネラル吸収速度制御プロトコルを確立する。
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| 研究成果の概要 |
シリカコーティングを施した酸化亜鉛ナノ粒子を造粒し、膜圧により亜鉛イオンの溶解速度と溶出量を制御することができた。このコーティングナノ粒子をクラミドモナスへ投与したところ、コーティングによって亜鉛の吸収速度と細胞成長速度が合致させることで、クラミドモナスの成長を促進できることがわかった。一方、酸化マグネシウムについても同様の検討を行ったところ、細胞成長量はマグネシウムの溶解速度ではなく溶出したイオン濃度と相関を持つことがわかった。また、水耕栽培および露地栽培において酸化亜鉛ナノ粒子を投与し、どちらの場合でも酸化亜鉛ナノ粒子を投与することで成長量を促進させることに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
近年、農業分野において肥料の過剰投与による周辺環境の汚染や生態系の撹乱が懸念されている。本研究では、植物成長おける必須元素である亜鉛とマグネシウムにおいて、溶解性を制御したコーティングナノ粒子として投与することで、ミネラルの吸収を効率化し、植物成長を促進することができた。また、ナノ粒子による投与で水耕栽培や露地栽培の作物も成長を促進できることを明らかにした。この手法を実用化することができれば、肥料の使用量を抑え、環境への影響を低減させられるだけではなく、養液栽培における撹拌動力に要するエネルギーの削減や農業従事者の労力削減などの点から持続的な農業の発展に貢献できると考えられる。
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