導電性炭素分子パッケージング微生物触媒の複合体化・電子供受機構の解明

• 研究課題/領域番号: 26701010
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 環境モデリング・保全修復技術
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 吉田 奈央子 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (10432220)
• 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: 19,240千円 (直接経費: 14,800千円、間接経費: 4,440千円); 2016年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2015年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円); 2014年度: 11,570千円 (直接経費: 8,900千円、間接経費: 2,670千円)
• キーワード: 細胞外電子伝達 / 酸化グラフェン / 微生物燃料電池 / ジオバクター / 電流生産微生物 / Geobacter / ナノマテリアル / 炭素材料 / グラフェン / 黒鉛

研究成果の概要

本研究は、微生物反応により酸化グラフェン（GO）をグラフェンへと還元し複合体化することにより、還元GOを電子供受の反応場として用いることで微生物の酸化還元反応を高効率に制御することを目指した。研究の結果、GOを反応場とした場合では、他の酸素材料に比べてバイオフィルム形成が促進されるとともに電荷移動抵抗が小さく静電容量の大きな電極複合体となり、これによって長期的に安定な電子供受反応が可能になることが示された。トランスクリプトーム解析の結果、通常の炭素材料に比べバイオフィルム形成に特化した代謝が行われていることが示された。

研究成果

• [雑誌論文] Microbially reduced graphene oxide shows efficient electricity ecovery from artificial dialysis wastewater (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuko Goto, Naoko Yoshida
  • 雑誌名: The Journal of General and Applied Microbiology 巻: 63 号: 3 ページ: 165-171
  • DOI: 10.2323/jgam.2016.10.001
  • NAID: 130005745347
  • ISSN: 0022-1260, 1349-8037
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Selective growth of and electricity production by marine exoelectrogenic bacteria in self-aggregated hydrogel of microbially reduced graphene oxide (2016)
  • 著者名/発表者名: Naoko Yoshida, Yuko Goto, Yasushi Miyata
  • 雑誌名: C 巻: 2 号: 2 ページ: 15-15
  • DOI: 10.3390/c2020015
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electricity Recovery from Municipal Sewage Wastewater Using a Hydrogel Complex Composed of Microbially Reduced Graphene Oxide and Sludge (2016)
  • 著者名/発表者名: Naoko Yoshida, Yasushi Miyata, Ai Mugita, Kazuki Iida
  • 雑誌名: Materials 巻: 9 号: 9 ページ: 742-742
  • DOI: 10.3390/ma9090742
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Graphene oxide-dependent growth and self-aggregation into a hydrogel complex of exoelectrogenic bacteria (2016)
  • 著者名/発表者名: Naoko Yoshida, Yasushi Miyata, Kasumi Doi, Yuko Goto, Yuji Nagao, Ryugo Tero, Akira Hiraishi
  • 雑誌名: Scientific reports 巻: 6 号: 1
  • DOI: 10.1038/srep21867
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Preliminary evaluation of a microbial fuel cell treating artificial dialysis wastewater using graphene oxide (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuko Goto, Naoko Yoshida
  • 雑誌名: THE IRAGO CONFERENCE 2015: 360 Degree Outlook on Critical Scientific and Technological Challenges for a Sustainable Society 巻: 1709 ページ: 020007-020007
  • DOI: 10.1063/1.4941206
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Enhancement of electricity production by graphene oxide in soil microbial fuel cells and plant microbial fuel cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuko Goto, Naoko Yoshida, Yuto Umeyama, Takeshi Yamada, Ryugo Tero, Akira Hiraishi
  • 雑誌名: Frontiers in bioengineering and biotechnology 巻: 3(42) ページ: 1-8
  • DOI: 10.3389/fbioe.2015.00042
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 固体炭素と微生物間の相互作用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉田奈央子
  • 学会等名: 第19回日本水環境学会シンポジウム
  • 発表場所: 秋田県立大学秋田キャンパス
  • 年月日: 2016-09-13
  • 招待講演
• [学会発表] ナノ炭素材料が微生物の電流生産に与える影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 吉田奈央子
  • 学会等名: 第55回浜松特別セミナー「先端技術が切り拓く微生物の新機能」
  • 発表場所: 静岡大学 浜松キャンパス
  • 年月日: 2016-02-29
  • 招待講演
• [学会発表] 3D self-forming anode selectively packaging electricity producing bacteria (2014)
  • 著者名/発表者名: N Yoshida, Y Gotoh, Y Nagao, A Sandhu, A Hiraishi
  • 学会等名: The 2nd Asia Pacific - International Society of Microbial Electrochemistry and Technology (AP-ISMET) Meeting
  • 発表場所: National University of Singapore, Singapore
  • 年月日: 2014-07-21 – 2014-07-22