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細胞表面の酵素タンパク質からの電子移動反応の効率化、細胞親和性を持ち、活性の維持に関与する固定化マトリックスの合成、ナノ構造を導入した電極表面構造の制御法の開拓の観点から研究を進め、細胞ベース起電デバイス創製のための基礎研究を行う。本研究では、電極表面に細胞を固定化する際に利用する、細胞親和性と電子メディエーター機能を併せ持つポリマーハイドロゲル系の創出および電極表面にて細胞が長期に安定に生存する条件の確立を基盤として、最終的に細胞ベース起電デバイスの創製につなげる。さらに効率の良い起電デバイスとするために、電極表面の構造にも着目し、ナノスケールでこれを作り込むことも実践する。細胞系として電流発生バクテリアであるシュワネラ菌を利用した。シュワネラ菌から、電子移動を効率よく行うためには、電極との間に電子移動ネットワークが必要である。ここでは、常温で可逆的な分子間結合が生じるポリマー系を利用し、電極へのシュワネラ菌の固定化を行った。そこで、2-メタクリロイルオキシエチルホスホリルコリン(MPC)を細胞親和性ユニット、ビニルフェロセンを電子メディエーターユニット、さらにビニルフェニルボロン酸を架橋ユニットとする水溶性ポリマー(PMFB)を合成した。このポリマーと可逆的分子間反応を起こす水溶性ポリマーとして、ポリビニルアルコール(PVA)を利用した。可逆的ゲル化反応と電子移動反応についてはと電気化学的手法(CV測定)により検討した。電極に光反応性PVAを反応させる。次いで、PMFB溶液にシュワネラ菌を分散させてスプレーし、これに対してPVAを積層した。シュワネラ菌層を数層構築することで、効率の良い酵素反応と電子移動、さらには増殖を制御した。ゲルの構造を解析するとともに、特別製のセル電極を利用して、シュワネラ菌からの電子移動を確認した。
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