バイオサイエンスを支えるイオン液体の開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21225007
• 研究種目: 基盤研究(S)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機能材料・デバイス
• 研究機関: 東京農工大学
• 研究代表者: 大野 弘幸 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00176968)
• 研究分担者: 中村 暢文 東京農工大学, 大学院工学研究院, 教授 (60313293) ; 森島 圭祐 大阪大学大, 学院工学研究科, 教授 (60359114) ; 水雲 智信 ㈱メドレックス, 研究員 (90436676)
• 研究期間 (年度): 2009-05-11 – 2014-03-31
• キーワード: イオン液体 / タンパク質 / バイオマス / エネルギー変換 / 細胞 / 機能制御

研究概要

バイオサイエンスの様々な分野に貢献するイオン液体を種々開発し、それぞれの能力を実証した。具体的には①バイオマスから温和な条件でセルロースなどの有用物質を抽出できるイオン液体を新規に開発した。次いで②セルロースを有用物質に変換する過程を検討し、分子量分布や生成物の種類などをイオン液体中で解析する方法論を確立した。③これらを基礎として、バイオマスから変換される物質の一つであるエタノールを原料とし、イオン液体を電解質として発電できるバイオ燃料電池を構築した。さらに、④空気中で細胞を機能させるためのイオン液体の設計を進め、細胞を保護コートできるイオン液体を作製した。細胞の長期安定性は次の課題である。

研究成果

• [雑誌論文] 1H NMR analysis of cellulose dissolved in non-deuterated ionic liquids (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Kuroda, H. Kunimura, Y. Fukaya, and H. Ohno
  • 雑誌名: Cellulose 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of amines as activators on the alcohol-oxidizing activity of pyrroloquinoline quinone-dependent quinoprotein alcohol dehydrogenase (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Takeda, T. Ishida, K. Igarashi, M. Samejima, N. Nakamura, H. Ohno
  • 雑誌名: Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry 巻: (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dissolution of wet wood biomass without heating (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Abe, T. Yamada, and H. Ohno
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 4 ページ: 17136-17140
  • DOI: 10.1039/C4RA01038H
  • 査読あり
• [雑誌論文] The two-step electrochemical oxidation of alcohols using a novel recombinant PQQ alcohol dehydrogenase as a catalyst for a bioanode (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Takeda, H. Matsumura, T. Ishida, M. Samejima, K. Igarashi, N. Nakamura, and H. Ohno
  • 雑誌名: Bioelectrochem 巻: 94 ページ: 75-78
  • DOI: 10.1016/j.bioelechem.2013.08.001
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct HPILC analysis on cellulose depolymerisation in ionic liquids (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kuroda, Y. Fukaya and H. Ohno
  • 雑誌名: Analytical Methods 巻: 5 ページ: 3172-3176
  • DOI: 10.1039/c3ay40182k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phosphonium phosphonate-type zwitterion/ water mixture showing variable hydrogen bonding ability as a function of temperature (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukaya and H. Ohno
  • 雑誌名: PhysChemChemPhys 巻: 15 ページ: 14941-14944
  • DOI: 10.1039/c3cp52178h
  • 査読あり
• [雑誌論文] A paradoxical method for NAD+/NADH accumulation on an electrode surface using a hydrophobic ionic liquid (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Masuda, Y. Motoyama, J. Kuwahara, N. Nakamura, and H. Ohno
  • 雑誌名: Biosensors and Bioelectronics 巻: 39 ページ: 334-337
  • DOI: 10.1016/j.bios.2012.07.051
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrocatalytic reduction of oxygen by bilirubin oxidase in hydrophobic ionic liquids containing a small quantity of water (2013)
  • 著者名/発表者名: J. Kuwahara, R. Ikari, K. Murata, N. Nakamura, and H. Ohno
  • 雑誌名: Catalysis Today 巻: 200 ページ: 49-53
  • DOI: 10.1016/j.cattod.2012.06.009
  • 査読あり
• [雑誌論文] Detection of small differences in the hydrophilicity of ions using LCST-type phase transition of an ionic liquid-water mixture (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Saita, Y. Kohno, and H. Ohno
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: 49 ページ: 93-95
  • DOI: 10.1039/c2cc37006a
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hydrophobic and polar ionic liquids (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukaya and H. Ohno
  • 雑誌名: PhysChemChemPhys 巻: 15 ページ: 4066-4072
  • DOI: 10.1039/c3cp44214d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cold crystallisation behaviour of water molecules in ionic liquids as a screening method to evaluate biocompatibility of the hydrated ionic liquids (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Fujita, Y. Nikawa, and H. Ohno
  • 雑誌名: Chem. Comm 巻: 49 ページ: 3257-3259
  • DOI: 10.1039/c3cc39033k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ionic liquid/water mixtures : From hostility to conciliation (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kohno and H. Ohno
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: 48 ページ: 7119-7130
  • DOI: 10.1039/c2cc31638b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Contracting cardiomyocytes in hydrophobic room-temperature ionic liquid (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Hoshino, K. Fujita, A. Higashi, K. Sakiyama, H. Ohno, and K. Morishima
  • 雑誌名: Biochem. Biophys. Res. Commun 巻: 427 ページ: 379-384
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2012.09.068
  • 査読あり
• [雑誌論文] Selective transport of water-soluble proteins from aqueous to ionic liquid phase via a temperature-sensitive phase change of these mixtures (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kohno, N. Nakamura, and H. Ohno
  • 雑誌名: Australian J. Chem 巻: 65 ページ: 1548-1553
  • DOI: 10.1071/CH12282
  • 査読あり
• [雑誌論文] Insect biofuel cells using trehalose included in insect hemolymph leading to an insect-mountable biofuel cell (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Shoji, Y. Akiyama, M. Suzuki, T. Hoshino, N. Nakamura, H. Ohno, and K. Morishima
  • 雑誌名: Biomed. Microdevices 巻: 14 ページ: 1063-1068
  • DOI: 10.1007/s10544-012-9706-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fast and facile dissolution of cellulose with tetrabutylphosphonium hydroxide containing 40 wt% water (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Abe, Y. Fukaya, and H. Ohno
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: 48 ページ: 1808-1810
  • DOI: 10.1039/c2cc16203b
  • 査読あり
• [雑誌論文] "Cytochrome c dissolved in 1-allyl-3-methylimidazolium chloride type ionic liquids undergoes a quasi-reversible redox reaction up to 140 ºC (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Tamura, N. Nakamura, and H. Ohno
  • 雑誌名: Biotech. and Bioeng 巻: 109 ページ: 729-735
  • DOI: 10.1002/bit.24357
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temperature-responsive ionic liquid/water interfaces : relation between hydrophilicity of ions and dynamic phase change (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Kohno and H. Ohno
  • 雑誌名: PCCP 巻: 14 ページ: 5063-5070
  • DOI: 10.1039/c2cp24026b
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemical analysis of electrodeimmobilized dehydrogenases in hydrated choline dihydrogen phosphate-type ionic liquid (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Fujita, N. Nakamura, K. Murata, K. Igarashi, M. Samejima, and H. Ohno
  • 雑誌名: Electrochim. Acta 巻: 56 ページ: 7224-7227
  • DOI: 10.1016/j.electacta.2011.03.107
  • 査読あり
• [雑誌論文] High performance "ionic liquid"chromatography (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Fukaya, A. Tsukamoto, K. Kuroda, and H. Ohno
  • 雑誌名: Chem. Commun 巻: 47 ページ: 1994-1996
  • DOI: 10.1039/c0cc05307d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extraction of proteins with temperature sensitive and reversible phase change of ionic liquid/water mixture (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Kohno, S. Saita, K. Murata, N. Nakamura, and H. Ohno
  • 雑誌名: Polym. Chem 巻: 2 ページ: 862-867
  • DOI: 10.1039/c0py00364f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Extraction of polysaccharides from bran with phosphonate- or phosphinate-derived ionic liquids under short mixing time and low temperature (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Abe, Y. Fukaya, and H. Ohno
  • 雑誌名: Green Chem 巻: 12 ページ: 1274-1280
  • DOI: 10.1039/c003976d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Task specific ionic liquids for cellulose technology (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Ohno and Y. Fukaya
  • 雑誌名: Chem. Lett 巻: 38 ページ: 2-7
  • DOI: 10.1246/cl.2009.2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biocatalytic oxidation of cellobiose in hydrated ionic liquid (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Fujita, N. Nakamura, K. Igarashi, M. Samejima and H. Ohno
  • 雑誌名: Green Chem 巻: 11 ページ: 351-354
  • DOI: 10.1039/b813529k
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct electrochemistry of bilirubin oxidase on three-dimensional gold nanoparticle electrodes and its application in a biofuel cell (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Murata, K. Kajiya, N. Nakamura, and H. Ohno
  • 雑誌名: Energy Environ. Sci 巻: 2 ページ: 1280-1285
  • DOI: 10.1039/B912915D
  • 査読あり
• [学会発表] イオン液体中のセルロースの分解反応のメカニズム解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 黒田浩介、深谷幸信、大野弘幸
  • 学会等名: 第4回イオン液体討論会
  • 発表場所: 慶應義塾大学 神奈川県
  • 年月日: 2013-11-21
• [学会発表] Phase behaviour of ionic liquid/molecular liquid mixture (PL01) (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Ohno and Y. Kohno
  • 学会等名: 33rd International Conference on Solution Chemistry
  • 発表場所: Kyoto, Japan
  • 年月日: 2013-07-08
• [学会発表] Progress of Ionic Liquids as Important Partners for Biopolymers (PL-4) (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Ohno
  • 学会等名: Congress of European Polymer Federation
  • 発表場所: Pisa, Italy
  • 年月日: 2013-06-18
• [学会発表] An enzymatic biofuel cell using hydrophobic ionic liquids as electrolytes (P330) (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Masuda, N. Nakamura and H. Ohno
  • 学会等名: COIL5
  • 発表場所: Vilamoura, Algarve, Portugal
  • 年月日: 2013-04-23
• [学会発表] Ionic Liquids : Potential Partner For Biorefinery (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Ohno
  • 学会等名: POLYCHAR 21 World Forum on Advanced Materials
  • 発表場所: Gwangju, Korea
  • 年月日: 2013-03-12
• [学会発表] イオン液体に溶解したセルロースのNo-D NMR 法を用いた解析(P60) (2012)
  • 著者名/発表者名: 國村治仁、黒田浩介、深谷幸信、大野弘幸
  • 学会等名: 第3回イオン液体討論会
  • 発表場所: 沖縄
  • 年月日: 2012-12-08
• [学会発表] Water-containing novel solvent for extracting cellulose from wood biomass without heating (O-02) (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Abe, Y. Fukaya, and H. Ohno
  • 学会等名: The 3rd International Cellulose Conference
  • 発表場所: Sapporo, Japan
  • 年月日: 2012-10-10
• [学会発表] Electrochemical Oxidation of Glucose by Nitroxide Radicals or Gold Nanoparticles in Ionic Liquids (3661) (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Konno, M. Abe, and H. Ohno
  • 学会等名: Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid State Science 2012
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, USA
  • 年月日: 2012-10-07
• [学会発表] Temperature sensitive phase transition of ionic liquid/water mixtures for bioprocesses (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Ohno
  • 学会等名: 15th International Biotechnology Symposium
  • 発表場所: Daegu, Korea
  • 年月日: 2012-09-20
  • 招待講演
• [学会発表] Biomass treatment with polar ionic liquids (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Ohno
  • 学会等名: 3rd Asian-Pacific Conference on Ionic Liquids and Green Processes (APCIL'12)
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2012-09-17
• [学会発表] Toward the marriage between ionic liquid based biorefinery and electrochemistry (KL-7) (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Ohno
  • 学会等名: EUCHEM 2012, (Molten salts and ionic liquids XXIV conference)
  • 発表場所: Celtic Manor, Wales, England
  • 年月日: 2012-08-08
• [学会発表] Reversible and dynamic phase change of ionic liquid/water mixtures (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Ohno
  • 学会等名: 5th Australian Symposium on Ionic Liquids
  • 発表場所: Monash University, Australia
  • 年月日: 2012-05-03
• [学会発表] Design and Application of ionic liquids to show temperature-sensitive LCST-type phase transition after mixing with water (BBB3.7) (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Ohno and Y. Kohno
  • 学会等名: Materials Research Society, 2012 Spring meeting
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2012-04-11
  • 招待講演
• [学会発表] Insect-mountable biofuel cell with self-circulation system (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Shoji, Y. Akiyama, M. Suzuki, T. Hoshino, N. Nakamura, H. Ohno, and K. Morishima
  • 学会等名: Micro Electro Mechanical Systems (MEMS), 2012 IEEE 25th International Conference
  • 発表場所: USA
  • 年月日: 2012-01-29
• [学会発表] 持続性社会に貢献するイオン液体(1Sp04) (2011)
  • 著者名/発表者名: 大野弘幸
  • 学会等名: 第63回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-09-26
  • 招待講演
• [学会発表] イオン液体を用いた次世代バイオファイナリー(S2) (2011)
  • 著者名/発表者名: 大野弘幸
  • 学会等名: 第18回セルロース学会
  • 発表場所: 信州大学、長野
  • 年月日: 2011-07-14
  • 招待講演
• [学会発表] Electrochemical oxidation of glucose in ionic liquids with gold nano-particle modified electrode (244) (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Abe, Y. Fukaya, H, Ohno
  • 学会等名: 4th International Congress on Ionic Liquids
  • 発表場所: Washington DC, USA
  • 年月日: 2011-06-17
• [学会発表] Temperature sensitive phase separation of ionic liquid/water mixture for extraction of proteins (LMP 69) (2010)
  • 著者名/発表者名: Y. Kohno and H. Ohno
  • 学会等名: EUCHEM 2010 Conference on Molten Salts and Ionic Liquids
  • 発表場所: Bamberg, Germany
  • 年月日: 20100314-19
• [学会発表] Polar ionic liquids for a sustainable world (#92-13) (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Ohno
  • 学会等名: International Chemical Congress of Pacific Basin Societies (Pacifichem 2010)
  • 発表場所: Convention Center, Honolulu, Hawaii.
  • 年月日: 2010-12-15
• [学会発表] LCST 挙動を示すイオン液体/水混合系を用いたタンパク質の抽出(2Pa079) (2010)
  • 著者名/発表者名: 税田祥平、河野雄樹、大野弘幸
  • 学会等名: 第59回高分子討論会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2010-09-16
• [学会発表] 水和イオン液体中におけるセロビオースの酵素酸化反応の電気化学的追跡(2H6-47) (2010)
  • 著者名/発表者名: 藤田恭子、中村暢文、五十嵐圭日子、鮫島正浩、大野弘幸
  • 学会等名: 日本化学会第90春季年会
  • 発表場所: 近畿大学本部キャンパス
  • 年月日: 2010-03-27
• [学会発表] Functional design of ionic liquids for biomass energy conversion (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Ohno
  • 学会等名: Regional Conference on Ionic Liquids
  • 発表場所: Kuala Lumpur, Malaysia
  • 年月日: 2009-11-24
  • 招待講演
• [学会発表] Playing Games with Ionic Liquids and Polymer Materials (Oral 13) (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Ohno
  • 学会等名: 3rd International Congress on Ionic Liquids (COIL3)
  • 発表場所: Cairns Australia
  • 年月日: 2009-06-02
• [備考]
  • URL: http://www.tuat.ac.jp/~ohno/