バイラメラ空間内脱水酵素反応を利用した炭酸カルシウム中空ナノ粒子の気泡塔合成

• 研究課題/領域番号: 25420833
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物機能・バイオプロセス
• 研究機関: 山口大学
• 研究代表者: 吉本 誠 山口大学, 医学(系)研究科(研究院), 准教授 (80322246)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 生体材料 / ナノ材料 / バイオリアクター / 酵素反応 / 生物・生体工学

研究成果の概要

負に帯電させたリン脂質二分子膜ベシクル（リポソーム）の表面に炭酸脱水酵素分子を共有結合させた。これを異なる脂質二分子膜で被覆したバイラメラリポソームを調製した。リポソーム膜上の二酸化炭素水和反応と脂質膜に吸着させたカルシウムにより、二酸化炭素飽和水を用いた炭酸カルシウム生成反応を促進した。さらに、二酸化炭素含有ガスを連続供給した気液接触反応器（エアリフト型気泡塔）にリポソーム系酵素を触媒として懸濁することにより、炭酸カルシウム粒子を生成させるプロセスを構築した。

研究成果

• [国際共同研究] スイス連邦工科大学(スイス)
• [雑誌論文] Enhanced heat stability of α-chymotrypsin through single-enzyme confinement in attoliter liposomes (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Yoshimoto, J. Yamada, M. Baba, P. Walde
  • 雑誌名: ChemBioChem 巻: 印刷中 号: 13 ページ: 1221-1224
  • DOI: 10.1002/cbic.201600150
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Liposomes as chaperone mimics with controllable affinity toward heat-denatured formate dehydrogenase from Candida boidinii (2015)
  • 著者名/発表者名: Makoto Yoshimoto, Ryohei Kozono and Naoki Tsubomura
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 31 号: 2 ページ: 762-770
  • DOI: 10.1021/la504126b
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Selective oxidation of D-amino acids catalyzed by oligolamellar liposomes intercalated with D-amino acid oxidase (2014)
  • 著者名/発表者名: Makoto Yoshimoto, Masakazu Okamoto, Kouta Ujihashi and Takayuki Okita
  • 雑誌名: Langmuir 巻: 30 号: 21 ページ: 6180-6186
  • DOI: 10.1021/la500786m
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A kinetic analysis of catalytic production of oxygen in catalase-containing liposome dispersions for controlled transfer of oxygen in a bioreactor. (2014)
  • 著者名/発表者名: Makoto Yoshimoto and Minato Higa
  • 雑誌名: J. Chem. Technol. Biotechnol. 巻: 89 号: 9 ページ: 1388-1395
  • DOI: 10.1002/jctb.4216
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mechanosensitive liposomes as artificial chaperones for shear-driven acceleration of enzyme-catalyzed reaction (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomotaka Natsume and Makoto Yoshimoto
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. Interfaces 巻: 6 ページ: 3671-3679
  • DOI: 10.1016/j.chemphyslip.2013.06.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phase transition-induced rapid permeabilization of liposome membranes composed of milk-sphingomyelin (2014)
  • 著者名/発表者名: Makoto Yoshimoto and Yoshitaka Todaka
  • 雑誌名: Eur. J. Lipid Sci. Technol. 巻: 116 号: 2 ページ: 226-231
  • DOI: 10.1002/ejlt.201300332
  • 査読あり
• [雑誌論文] A method to estimate the average shear rate in a bubble column using liposomes (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomotaka Natsume and Makoto Yoshimoto
  • 雑誌名: Ind. Eng. Chem. Res. 巻: 52 号: 51 ページ: 18498-18502
  • DOI: 10.1021/ie402874q
  • 査読あり
• [学会発表] リポソーム膜に結合させた炭酸脱水酵素と気泡塔による炭酸カルシウム粒子生成反応 (2016)
  • 著者名/発表者名: 前島慶輔，相島賢司，吉本誠
  • 学会等名: 混相流シンポジウム2016
  • 発表場所: 同志社大学（京都府京都市）
  • 年月日: 2016-08-08
• [学会発表] イオン液体共存下のリポソーム複合化セルラーゼ活性に及ぼす脂質膜疎水性領域の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 三穂野海，大津豪志，大谷舞，吉本誠，上村明男
  • 学会等名: 化学工学会第81年会
  • 発表場所: 関西大学（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2016-03-13
• [学会発表] 荷電脂質膜内のセルラーゼを用いたイオン液体共存下における不溶性セルロース糖化反応 (2015)
  • 著者名/発表者名: 三穂野海，大津豪志，吉本誠，上村明男
  • 学会等名: 化学工学会第4７回秋季大会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] リン脂質ベシクルの微小液滴内に隔離された酵素一分子の特性と応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉本誠，山田純
  • 学会等名: 化学工学会第4７回秋季大会
  • 発表場所: 北海道大学（北海道札幌市）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] セルラーゼ封入リポソームを用いたイオン液体共存下における不溶性セルロース糖化反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 三穂野海，大津豪志，吉本誠，上村明男
  • 学会等名: 化学工学会中国四国支部大学院生発表会
  • 発表場所: RCC文化センター（広島市）
  • 年月日: 2014-12-05
• [学会発表] 脂質膜の透過選択性と酵素安定化機能を利用するリポソーム系D-アミノ酸酸化反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉本誠，岡本真和，宇治橋康太，沖田敬之
  • 学会等名: 膜シンポジウム2014
  • 発表場所: 神戸大学（神戸市）
  • 年月日: 2014-11-26 – 2014-11-27
• [学会発表] Clusters of phospholipid vesicles as platforms for glucose oxidase-catalyzed reaction in a bubble column bioreactor (2014)
  • 著者名/発表者名: Makoto Yoshimoto, Yuki Sakakida, Ryota Tamura, Tomotaka Natsume and Tomoaki Ikeda
  • 学会等名: 2nd Int. Symp. Multiscale Multiphase Process Eng. (MMPE)
  • 発表場所: Hamburg (Germany)
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-27
• [学会発表] Estimation of the shear rate in airlift and normal bubble columns on the basis of shear-dependent permeability of liposome membranes (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomotaka Natsume, Makoto Yoshimoto and Katsumi Nakao
  • 学会等名: 2nd Int. Symp. Multiscale Multiphase Process Eng. (MMPE)
  • 発表場所: Hamburg (Germany)
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-27
• [学会発表] リポソームを用いる気泡塔内せん断速度に及ぼす装置形状と液深の影響の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 夏目友誉，吉本誠，中尾勝實
  • 学会等名: 化学工学会第46回秋季大会
  • 発表場所: 九州大学（福岡市）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [学会発表] 気液流動で分散性が変化するクラスター化リポソームを利用したグルコース酸化反応操作 (2014)
  • 著者名/発表者名: 榊田祐希，吉本誠
  • 学会等名: 化学工学会第46回秋季大会
  • 発表場所: 九州大学（福岡市）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [学会発表] 蟻酸脱水素酵素の熱安定性に及ぼす共存脂質二分子膜の疎水鎖特性と電荷の影響 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小園遼平，吉本誠
  • 学会等名: 化学工学会第46回秋季大会
  • 発表場所: 九州大学（福岡市）
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [学会発表] リポソームを用いる微小円管内せん断流中のグルコース酸化酵素の活性化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 夏目友誉，吉本誠
  • 学会等名: 化学工学会第79年会
  • 発表場所: 岐阜大学（岐阜市）
• [学会発表] スフィンゴミエリン膜の特異な透過現象に基づく酵素反応制御 (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉本誠，戸高好貴
  • 学会等名: 化学工学会第79年会
  • 発表場所: 岐阜大学（岐阜市）
• [学会発表] リポソーム膜表層に共有結合させたD-アミノ酸酸化酵素の熱安定性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岡本真和，吉本誠
  • 学会等名: 化学工学会中国四国支部大会宇部大会
  • 発表場所: 山口大学（宇部市）
• [学会発表] リポソームの可逆的クラスター化に及ぼす脂質膜組成の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田村嶺多，夏目友誉，池田智昭，吉本誠
  • 学会等名: 化学工学会中国四国支部大会宇部大会
  • 発表場所: 山口大学（宇部市）
• [学会発表] カタラーゼ封入リポソーム懸濁系における過酸化水素分解反応の解析と酸素移動特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 比嘉南斗，吉本誠
  • 学会等名: 化学工学会第45回秋季大会
  • 発表場所: 岡山大学（岡山市）
• [学会発表] スフィンゴミエリンベシクルの調製と膜透過性に及ぼす温度の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 戸高 好貴，吉本 誠
  • 学会等名: 化学工学会第45回秋季大会
  • 発表場所: 岡山大学（岡山市）
• [学会発表] カルシウムイオンによる混合脂質リポソームの可逆的クラスター化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 田村 嶺多，夏目 友誉，吉本 誠
  • 学会等名: 化学工学会第45回秋季大会
  • 発表場所: 岡山大学（岡山市）
• [学会発表] リポソーム膜の構造変化に基づく液体せん断ストレスセンシング (2013)
  • 著者名/発表者名: 夏目 友誉，吉本 誠
  • 学会等名: 化学工学会第45回秋季大会
  • 発表場所: 岡山大学（岡山市）