酵素および無機層状半導体の集積による協奏的光機能の発現

• 研究課題/領域番号: 26410244
• 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: 無機工業材料
• 研究機関: 長崎大学
• 研究代表者: 鎌田 海 長崎大学, 工学研究科, 准教授 (90315284)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2014年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 無機ーバイオ複合材料 / ナノシート / 半導体 / 光触媒 / 酸化還元酵素 / 酵素 / タンパク質 / 発光反応 / 酸化物半導体 / 光電気化学 / 酸化還元酵素反応 / 層状半導体 / 金属酸化物

研究成果の概要

無機層状半導体と生体分子を結合し、両者の機能性の融合を試みた。生体分子として酸化還元酵素を可視光応答性の層状半導体の層間に挿入すると、酵素の触媒活性を可視光照射によって制御できることが明らかとなった。また、可視光応答型半導体光触媒に発光タンパク質を結合させると、発光タンパク質由来の光エネルギーにより半導体を励起可能であることを明らかにした。この結果は、発光生体分子が半導体光触媒の光源として動作することを示唆している。

研究成果

• [雑誌論文] Preface (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Kamada, K. Takeyama, E. Yoshida, N. Soh
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Society of Japan 巻: 125 号: 4 ページ: P4-1-P4-4
  • DOI: 10.2109/jcersj2.125.P4-1
  • NAID: 130005530283
  • ISSN: 1348-6535, 1882-0743
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synergistic functions of enzymes bound to semiconducting layers (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Kamada, A. Yamada, M. Kamiuchi, M. Tokunaga, D. Ito, N.Soh
  • 雑誌名: Methods in Enzymology 巻: 571 ページ: 113-134
  • DOI: 10.1016/bs.mie.2016.03.002
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Synergistic Functions of Enzymes Bound to Semiconducting Layers (2016)
  • 著者名/発表者名: Kai Kamada, Akane Yamada, Misato Kamiuchi, Motoko Tokunaga, Daiki Ito, Nobuaki Soh
  • 雑誌名: Methods in Enzymology 巻: 571
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Multicolour Photochromism of Colloidal Solutions of Niobate Nanosheets Intercalated with Several Kinds of Metal Ions (2016)
  • 著者名/発表者名: Kai Kamada, Yosuke Tanaka, Motoko Tokunaga, Taro Ueda, Takeo Hyodo, Yasuhiro Shimizu
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 52 号: 16 ページ: 3308-3311
  • DOI: 10.1039/c5cc09270a
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Visible-light-induced activity control of peroxidase bound to Fe-doped titanate nanosheets with nanometric lateral dimensions (2015)
  • 著者名/発表者名: Kai Kamada, Daiki Ito, Nobuaki Soh
  • 雑誌名: Bioconjugate Chem. 巻: 26 号: 10 ページ: 2161-2166
  • DOI: 10.1021/acs.bioconjchem.5b00464
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enhanced Catalytic Activity of Enzymes Interacting with Nanometric Titanate Nanosheets (2015)
  • 著者名/発表者名: Kai Kamada, Akane Yamada, Nobuaki Soh
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 5 号: 104 ページ: 85511-85516
  • DOI: 10.1039/c5ra14848k
  • NAID: 120006986846
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] セリアおよびセリウム含有ナノ粒子の酵素模倣活性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鎌田海
  • 雑誌名: 化学工業 巻: 66(9) ページ: 23-26
• [雑誌論文] セリアナノ材料の電気化学合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鎌田海
  • 雑誌名: 希土類 巻: 67 ページ: 1-5
  • NAID: 40020650886
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enhanced visible-light-induced photocatalytic activity of alpha-Fe2O3 adsorbing redox enzymes (2015)
  • 著者名/発表者名: Kai Kamada, Nobuaki Soh
  • 雑誌名: J. Asian Ceram. Soc. 巻: 3 号: 1 ページ: 18-21
  • DOI: 10.1016/j.jascer.2014.10.004
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enzyme-mimetic activity of Ce-intercalated titanate nanosheets (2015)
  • 著者名/発表者名: Kai Kamada, Nobuaki Soh
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: 119 号: 16 ページ: 5309-5314
  • DOI: 10.1021/jp512038x
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Intense emissions from photoproteins interacting with titanate nanosheets (2014)
  • 著者名/発表者名: Kai Kamada
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 4 号: 81 ページ: 43052-43056
  • DOI: 10.1039/c4ra05665e
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] Photoelectrochemical reaction of oxide semiconductors Induced by bioluminescence (2017)
  • 著者名/発表者名: K. Kamada, K. Takeyama
  • 学会等名: The 18th International Symposium on Eco-materials Processing and Design
  • 発表場所: 沖縄自治会館（那覇市）
  • 年月日: 2017-02-17
  • 国際学会
• [学会発表] Enzyme-mimetic activity of inorganic nanosheets including cerium ions (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Kamada
  • 学会等名: Rare Earths 2016
  • 発表場所: 北海道大学（札幌市）
  • 年月日: 2016-06-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] バイオルミネセンスを励起源とする光電気化学セル (2016)
  • 著者名/発表者名: 鎌田 海、上田太郎、兵頭健生、清水康博
  • 学会等名: 日本セラミックス協会平成28年度九州支部秋季合同研究発表会
  • 発表場所: 長崎大学（長崎市）
• [学会発表] Photochemical Activity Control of Redox Enzyme Bound to Semiconducting Layers (2015)
  • 著者名/発表者名: Kai Kamada, Taro Ueda, Takeo Hyodo, Yasuhiro Shimizu, Nobuaki Soh
  • 学会等名: The 14th International Union of Materials Research Societies-International Conference on Advanced Materials (IUMRS-ICAM2015)
  • 発表場所: Jeju Convention Center, Jeju, Korea
  • 年月日: 2015-10-26
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Novel Coating Methods Retarding Biofilm Formation on Medical Devices (2015)
  • 著者名/発表者名: Eri Yoshida, Kai Kamada
  • 学会等名: 第1回理工系女性研究者国際シンポジウム＆若手研究者との交流セミナー
  • 発表場所: 西の雅常盤（山口市）
  • 年月日: 2015-07-10
  • 国際学会
• [学会発表] 酸化物ナノシートとの結合による酸化還元酵素の活性向上 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山田あかね、鎌田海、上田太郎、兵頭健生、清水康博
  • 学会等名: 第52回化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州国際会議場（北九州市）
  • 年月日: 2015-06-27
• [学会発表] 酸化物ナノシートへの抗がん剤分子の挿入と放出特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 神内美知、鎌田海、上田太郎、兵頭健生、清水康博
  • 学会等名: 第52回化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州国際会議場（北九州市）
  • 年月日: 2015-06-27
• [学会発表] 酸化物ナノシートコロイド溶液のフォトクロミズム (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中洋介、鎌田海、上田太郎、兵頭健生、清水康博
  • 学会等名: 第52回化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州国際会議場（北九州市）
  • 年月日: 2015-06-27
• [学会発表] 希土類酸化物ナノ材料の合成手法の開拓と生化学的応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鎌田海
  • 学会等名: 第32回希土類討論会
  • 発表場所: かごしま県民交流センター（鹿児島市）
  • 年月日: 2015-05-23
  • 招待講演
• [学会発表] 蛍光性チタン酸ナノシートを用いた特定細胞認識 (2015)
  • 著者名/発表者名: 徳永素子、鎌田海、宗伸明
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2015年年会
  • 発表場所: 岡山市、岡山大学
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-20
• [学会発表] 層状鉄チタン酸と結合したペルオキシダーゼの可視光誘起酵素反応 (2015)
  • 著者名/発表者名: 伊藤大樹、鎌田海、宗伸明
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2015年年会
  • 発表場所: 岡山市、岡山大学
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-20
• [学会発表] 層状酸化物ナノ粒子の分散安定性に及ぼす温度の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鎌田海、上田太郎、兵頭健生、清水康博
  • 学会等名: 第53回セラミックス基礎科学討論会
  • 発表場所: 京都市、京都テルサ
  • 年月日: 2015-01-08 – 2015-01-09
• [学会発表] セリウムをドープした層状酸化物ナノ粒子の酵素模倣活性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小林寿範、鎌田海、上田太郎、清水康博
  • 学会等名: 第53回セラミックス基礎科学討論会
  • 発表場所: 京都市、京都テルサ
  • 年月日: 2015-01-08 – 2015-01-09
• [学会発表] Enzyme-mimetic activity of Ce-doped titanate nanosheets (2014)
  • 著者名/発表者名: Kai Kamada, Hisanori Kobayashi, Taro Ueda, Takeo Hyodo, Yasuhiro Shimizu
  • 学会等名: The 31st Korea-Japan Seminar on Ceramics
  • 発表場所: Changwon, Korea
  • 年月日: 2014-11-26 – 2014-11-29
• [学会発表] Visible-light-induced enzymatic reaction of peroxidase hybridized with layered iron-titanate (2014)
  • 著者名/発表者名: Daiki Ito, Kai Kamada, Taro Ueda, Takeo Hyodo, Yasuhiro Shimizu
  • 学会等名: The 31st Korea-Japan Seminar on Ceramics
  • 発表場所: Changwon, Korea
  • 年月日: 2014-11-26 – 2014-11-29
• [学会発表] Targeting of specific cell using fluorescent titanate nanosheets (2014)
  • 著者名/発表者名: Motoko Tokunaga, Kai Kamada, Taro Ueda, Takeo Hyodo, Yasuhiro Shimizu
  • 学会等名: The 31st Korea-Japan Seminar on Ceramics
  • 発表場所: Changwon, Korea
  • 年月日: 2014-11-26 – 2014-11-29
• [学会発表] 生体分子とセラミックスの融合による協奏機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 鎌田海
  • 学会等名: トークシャワー・イン・九州2014
  • 発表場所: 宮崎市、ホテル浜荘
  • 年月日: 2014-09-01 – 2014-09-02
  • 招待講演
• [学会発表] A novel functional nanohybrid consisting of semiconducting layers and biomolecules (2014)
  • 著者名/発表者名: Kai Kamada
  • 学会等名: The Annual Meeting of the Korean Clay Science Society
  • 発表場所: Wonju, Korea
  • 年月日: 2014-07-04 – 2014-07-05
  • 招待講演
• [学会発表] セリウムをドープした層状酸化物ナノ粒子の活性酸素消去能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小林寿範、鎌田海
  • 学会等名: 第31回希土類討論会
  • 発表場所: 東京都江戸川区、タワーホール船掘
  • 年月日: 2014-05-22 – 2014-05-23
• [産業財産権] 無機アニオン伝導体 (2015)
  • 発明者名: 鎌田海、渡辺伸、柳裕之
  • 権利者名: 鎌田海、渡辺伸、柳裕之
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-10-01