| 研究課題/領域番号 |
22K19860
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分64:環境保全対策およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
上高原 理暢 東北大学, 環境科学研究科, 教授 (80362854)
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| 研究分担者 |
梅津 将喜 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (30891387)
簡 梅芳 東北大学, 環境科学研究科, 助教 (20533186)
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| 研究期間 (年度) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2024年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2023年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2022年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | 担体 / 微生物 / 酸化チタン / 外部刺激 / 金属回収 / チタン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
排水からの有価金属回収や有害金属除去は重要な課題である。高感度かつ高選択性を有する微生物による生物学的回収が精力的に研究されており、それに適した担体の開発が求められている。本研究では、超音波照射下でラジカルを発生する酸化チタンをチタン金属表面に形成させ、酸化条件によって微生物の接着の重要因子と考える親水性と粗さを制御する技術を確立するとともに、超音波照射により微生物が脱着可能な外部刺激応答性担体を創製する。
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| 研究実績の概要 |
微生物の付着・脱着の制御が可能な担体の創製に向けて、紫外線や超音波などによる外部刺激に応答する担体の創製に取り組んだ。純チタン金属を種々の条件で酸化処理することによりその表面に酸化チタン層を作製し、その表面上での微生物の挙動について調べ、陽極酸化を施すと酸化処理していない試料および大気酸化した試料よりも酵母が付着しやすいことを明らかにしている。今年度は、陽極酸化したチタン金属表面に酵母を付着させた後に紫外線を照射することで表面にラジカルを発生させて、酵母の付着に寄与する有機物を分解することで酵母の脱着を試みた。その結果、酵母の代謝活性が見られなくなったが、酵母はあまり脱着していない様子が観察された。有機分解能力が十分でなく脱着が起きなかった可能性を考え、陽極酸化したチタン金属表面の光触媒活性を高めることを考えた。陽極酸化したチタン金属を熱処理することで、紫外線を照射した際の有機物分解能を向上させることができた。しかし、その熱処理した陽極酸化チタン金属表面でも紫外線により酵母の脱着はあまり見られなかった。そこで、外部刺激として脱離に寄与する振動とラジカル生成を期待できる超音波照射を検討した。超音波照射すると、熱処理した陽極酸化チタン金属表面からの酵母の脱着が著しく促進されることが分かった。すなわち、超音波照射は酵母を脱着させるための有効な手段となることが分かった。今後、陽極酸化チタン金属表面での特異的な現象であるかどうかも検証していく予定である。一方で、酵母の付着と脱着には、酵母を付着させる際に用いる溶液の影響も大きいことが分かった。接着と脱着のメカニズム解明に重要な知見であると考えるため、溶液の影響についても今後検証していく予定である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
チタンの表面酸化により、微生物の付着を向上させられる可能性を明らかにできている。また、外部刺激により接着した微生物を脱着できることを明らかにできている。これらのことをさらに発展させることで、目的を達成できると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
外部刺激により微生物を脱着できることを明らかにできたが、そのメカニズムについては不明な点が多いため、表面酸化したチタン金属表面での特異的な現象であるかどうかも含め検証していく予定である。その上で、微生物の付着・脱着を制御するための指針を明らかにしたいと考えている。一方で、酵母の付着と脱着には、酵母を付着させる際に用いる溶液の影響も大きいことが分かったため、付着と脱着のメカニズム解明のために溶液の影響についても検証していく予定である。これらのことを通して、微生物の付着・脱着の制御が可能な担体の創製を行っていく予定である。
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