| 研究課題/領域番号 |
19016007
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| 研究機関 | 東京医科歯科大学 |
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研究代表者 |
三林 浩二 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 教授 (40307236)
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| 研究分担者 |
工藤 寛之 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (70329118)
斉藤 浩一 東京医科歯科大学, 生体材料工学研究所, 助教 (00205668)
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| キーワード | 有機エンジン / 過酸化水素 / カタラーゼ / 化学ポンプ / 小型モーター |
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| 研究概要 |
19年度において、タンパク質である酵素を利用し、化学物質を認識し能動的な物質輸送により、化学エネルギーを機械エネルギー変換しうる高効率な「有機エンジン」を構築した。
作製した有機エンジンは、カタラーゼ酵素を多孔質高分子膜に光架橋性樹脂にて固定化したもので、過酸化水素を選択的に認識し、その化学エネルギーを使って15kPa以上の圧力(機械エネルギー)を常温環境下で直接発生することが可能であった。本システムは有機材料だけで構築され、化学エネルギーを機械的エネルギーに直接変化することができるエネルギー変換システムである。またこの有機エンジンを利用して作製したケミカル・ポンプは、そのポンプ吐出量を過酸化水素の濃度により、能動的且つ連続的に制御することが可能であった。
次に、有機エンジンの加圧システムを利用し、微生物の鞭毛のように化学エネルギーにて回転駆動する「ケミカルモーター」を作製した。有機エンジンでは化学エネルギーより圧力として力学エネルギーへと変換できることから、この圧力を利用することで微小モーターを回転させることとした。微小モーターの作製では「レーザー加工機」を使い、回転子(ファンつきローター)と軸受け付き外筒を樹脂及び金属材料にて成形し、有機エンジンに組み込む。これにより過酸化水素を認識して回転駆動するケミカルモーターを構築した。つまり、微生物の鞭毛モーターのように、化学物質の能動的な膜輸送を人工物として具現化し、化学物質を認識し、回転駆動・制御ができる「化学モーター」を開発することに成功した。
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