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【バイオ機能3次元(3D)電極の作製と評価】
バイオ電池の高出力化を達成するため、電極の比表面積をできるだけ大きくし、かつバイオ触媒分子（主に酸化還元酵素）を安定かつ高活性に電極表面に固定化する必要がある。本年度は、グルコースオキシダーゼ（GOｘ）やグルコースデヒドロゲナーゼ（GDH)を多環芳香族系の有機色素との混合溶液から吸着固定化すると、これらの酵素が安定に固定化でき、安定な触媒電流を長期間保持できることを明らかにした。これらの酵素タンパク質と有機色素の結合相互作用を蛍光分光分析により実証し、タンパク質と色素の結合定数や結合様式を算出・推定した。さらに、円偏光二色性分光分析により色素の結合に伴うタンパク質の局所的な構造変化を実証した。
【バイオ発電デバイスおよび自己駆動型バイオセンサの開発】
酵素機能電極を利用する高性能なバイオ発電デバイスや自己駆動型バイオセンサを開発するためには、バイオアノードとバイオカソードを適切に組み合わせた電池システムを設計・構築する必要がある。本研究では、バイオアノードについては、GOxやGDHをバイオ触媒素子として比較的安定かつ高活性な酵素機能電極を作製することができた。しかし、O2還元型のバイオカソードについては、当初期待した性能を発現する酵素機能電極の開発には至らなかった。今後、酵素の固定化法や酵素/電極間のバイオインターフェース等の設計に改良を加え、高性能なバイオカソード用の酵素機能電極を開発し、目標とバイオ発電デバイスを実現したいと考えている。
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