高分子ナノ繊維を用いた人工植物葉の開発と糖生産システムの構築

• 研究課題/領域番号: 22655074
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 高分子・繊維材料
• 研究機関: 福井大学
• 研究代表者: 中根 幸治 福井大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (50292446)
• 研究分担者: 小形 信男 福井大学, 大学院・工学研究科, 教授 (70108249) ; 前田 桝夫 福井大学, 教育地域科学部, 教授 (10020140)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 3,280千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 180千円); 2011年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2010年度: 2,500千円 (直接経費: 2,500千円)
• キーワード: 繊維材料 / エレクトロスピニング / 高分子ナノ繊維 / 植物細胞 / 光合成 / 固定化生体触媒

研究概要

LED光源を用い,マメ科植物であるクズ(Pueraria lobata)のカルスを大量培養できる方法を確立した.酵素溶液で単細胞化したクズの細胞をエチレン-酢酸ビニル共重合体(EVOH)溶液(溶媒:イソプロパノール/蒸留水=70/30wt%)に分散させた.これを紡糸液として電界紡糸を行ったところ, EVOHナノ繊維間に植物細胞が固定化された不織布を作製することができた.エバンスブルー染色により,ナノ繊維に固定化されたクズ細胞は生体機能を保持していることを確認した.
糖が存在しない培養液中にクズ細胞を分散させ, LED光源下で一週間培養を行った.一週間後の培養液を液体クロマトグラフ質量分析により調べたところ,グルコースとスクロースが検出された.これは光合成で生産された糖が細胞外に分泌されることを示唆している.よって,クズ細胞を高分子ナノ繊維に固定化した場合,光合成により生産された糖をナノ繊維と通して回収できる可能性を確認することができた. EVOHナノ繊維不織布に固定したクズ細胞を培養液中に分散させたが,培養液中から糖を検出することができなかった.このことから(1)さらに多くの細胞をナノ繊維に固定する,(2)さらに光合成能が優れた細胞を大量培養してナノ繊維に固定する必要があることが考えられた.