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2019 年度 実施状況報告書

藻類細胞を利用した金属ナノ粒子の生成および放射光X線分析による粒子生成機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K05206
研究機関東京電機大学

研究代表者

保倉 明子  東京電機大学, 工学部, 教授 (20343569)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワードナノ粒子 / 植物細胞 / 先端計測 / 資源回収 / ファイトマイニング
研究実績の概要

本研究では,藻類細胞を利用した有用金属の回収に資する知見を得ることを目的としている。特に藻類細胞内で生成される金属ナノ粒子の生成に着目し,放射光X線分析を用いて,その生成機構の解明を目指している。
2019年度は,単細胞藻類Pseudococcomyxa simplexやChlamydomonas reinhardtiiに塩化金(III)酸溶液を添加し,細胞内で生成された金ナノ粒子のSEM観察を実施した。特に,細胞の内部での様子を観察するため,試料調製方法について検討した。クライオミクロトームを用いて,急速凍結した細胞の切片(厚み10 μm)を作製したところ,細胞内において金ナノ粒子の存在を確認することができた。数十nmサイズのナノ粒子が多数存在することが示された。金のL3のX線吸収微細構造スペクトル解析では,添加時間が数分と短くても,金属イオンの還元は進行していたが,SEM観察の結果,ナノ粒子が生成されるまでには,数時間を要することが明らかになった。
硝酸銀を添加した藻類細胞では,銀ナノ粒子が生成していた。一方,塩化パラジウムを添加した藻類では金属ナノ粒子は生成されず,パラジウム錯体として蓄積されていた。放射光X線分析により,パラジウムはアンミン錯体のように窒素で配位した化学種として,高蓄積されていた。
現在,細胞内で生成した金ナノ粒子について,水溶液中の還元反応に対して触媒能があるかどうか検討を行っている。

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

ほぼ予定通りの進捗状況である。学会発表等で,成果を公表している。
しかし,2月以降は,新型コロナの影響で研究がストップしている。

今後の研究の推進方策

細胞に蓄積されたセレンやテルルについて放射光X線分析を実施し,これらの元素が細胞内でどのような化学形態になっているか明らかにする。金ナノ粒子については,錯イオンから金属への還元速度や粒子化の詳細についての知見を得る。

次年度使用額が生じた理由

2019年度に,蛍光X線分析装置の修理が発生した。これに伴い,関連する実験を次年度に実施することにしたため,その分の予算を繰り越した。
次年度には,関連する物品を購入する予定である。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Comparative in vivo Imaging of Arsenic and Phosphorus in Pteris vittata Gametophyte by Synchrotron micro-XRF and Radioactive Tracer Techniques2019

    • 著者名/発表者名
      Kashiwabara, Teruhiko, Keitaro Tanoi, Nobuyuki Kitajima, Akiko Hokura, Tomoko Abe, Tomoko Nakanishi, Izumi Nakai
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 48(4) ページ: 319-321

    • DOI

      https://doi.org/10.1246/cl.180996

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Visible cellular distribution of cadmium and zinc in the hyperaccumulator Arabidopsis halleri ssp. gemmifera determined by 2-D X-ray fluorescence imaging using high-energy synchrotron radiation2019

    • 著者名/発表者名
      Naoki Fukuda, Nobuyuki Kitajima, Yasuko Terada, Tomoko Abe, Izumi Nakai, and Akiko Hokura
    • 雑誌名

      Metallomics

      巻: 12 ページ: 193-203

    • DOI

      10.1039/C9MT00243J

    • 査読あり
  • [学会発表] spICP-MSにおけるマトリクスマッチングを実現する2液同時噴霧導入システムの開発とその応用2019

    • 著者名/発表者名
      井戸 航洋,宮下 振一,朱 彦北,有賀 智子,藤井 紳一郎,保倉 明子,稲垣 和三
    • 学会等名
      第79回分析化学討論会
  • [学会発表] 単細胞藻類に蓄積されたセレンの化学形態分析2019

    • 著者名/発表者名
      保倉明子,黒子涼太,武内悠悟,熊谷和博
    • 学会等名
      第5回 日本セレン研究会
  • [学会発表] scICP-MSによる単細胞藻類Pseudococcomyxa simpleに蓄積されたニッケルの定量分析2019

    • 著者名/発表者名
      市之瀬 智生,井戸 航洋,保倉 明子,熊谷 和博,宮下 振一,藤井 紳一郎,稲垣 和三
    • 学会等名
      日本分析化学会第68年会
  • [学会発表] 単細胞藻類を利用した有用メタルの回収2019

    • 著者名/発表者名
      保倉明子
    • 学会等名
      2019年度 日本地球化学会年会
    • 招待講演
  • [学会発表] 単細胞藻類<I>Pseudococcomyxa simplex</I>に蓄積されたセレンの化学形態分析2019

    • 著者名/発表者名
      武内悠悟,黒子涼太,市之瀬智生,保倉明子,熊谷和博
    • 学会等名
      第 55 回 X 線分析討論会
  • [学会発表] scICP-MS analysis of gold nanoparticles bio-synthesizedproduced by unicellular algae2019

    • 著者名/発表者名
      Tomoki Ichinose, Koyo Ido, Akiko Hokura, Kazuhiro Kumagai, Shin-ichi Miyashita, Shin-ichiro Fujii, Kazumi Inagaki
    • 学会等名
      OKINAWA COLLOIDS 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Biosynthesis of gold nanoparticles in unicellular alga and evaluation of their catalytic potency2019

    • 著者名/発表者名
      Chiaki Fujii, Kazuki Takanashi, Etsuko Shato, Tomoki Ichinose, Kazuhiro Kumagai, Akiko Hokura
    • 学会等名
      OKINAWA COLLOIDS 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on accumulation mechanism of gold in unicellular alga by X-ray analyses2019

    • 著者名/発表者名
      Akiko Hokura
    • 学会等名
      OKINAWA COLLOIDS 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Study on accumulation mechanism of precious metals in unicellular alga by X-ray analyses2019

    • 著者名/発表者名
      Akiko Hokura
    • 学会等名
      1st International Workshop on Metallomics and Nanoparticles
    • 国際学会 / 招待講演
  • [備考] 東京電機大学工学部応用化学科 分析化学研究室

    • URL

      http://www.s.dendai.ac.jp/labs/hokura/htmls/study.html

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公開日: 2021-01-27  

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