天然および人工の有機・無機接着界面から発想する新たなバイオベース固化技術の創出

基于天然和人工有机/无机粘合界面创建新型生物基固化技术

• 批准号: 21H03627
• 负责人: 中島 一紀
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03627/
• 关键词: バイオセメント; 天然高分子; イガイ接着タンパク質; 刺激応答性

2022年度は，研究目的である(A)有機-無機ハイブリッドを組み込んだ高強度バイオセメント，および(B)粒子凝集と鉱物化のコントロールが可能なインテリジェントバイオ固化，を達成するため，下記の項目(1)～(3)について検討を行った。(1) 機能性タンパク質を用いた天然高分子とバイオセメントのハイブリッド化：　機能性天然高分子であるセルロースナノファイバー（CNF）のバイオセメントへの応用を検討した。CNFを添加することにより。バイオセメント反応で生成するカルサイトの結晶のサイズが極めて小さくなり，多数生成することが明らかとなった。そこで，CNFに結合し，炭酸カルシウムを集積する機能がある人工タンパク質を作製したところ，CNFは人工タンパク質を非常に高い効率で吸着し，バイオセメント反応で生成するCaCO3結晶のサイズが大きくなることが分かった。(2) バイオセメントにおける有機酸添加が鉱物モルフォロジーに及ぼす影響：　有機酸として生体内の代謝過程で生成するホスフォエノールピルビン酸を添加した系では，完全にアモルファスのCaCO3が得られた。一方，クエン酸を添加した系では通常のカルサイトとは大きく異なり，非常に微小なカルサイト結晶が凝集したCaCO3が得られた。(3) 可溶性イガイ接着タンパク質の作製：　イガイ接着タンパク質は本来不溶性タンパク質として発現されるが，タンパク質のフォールディングをサポートするシャペロンタンパク質と超親水性タンパク質を融合して発現することで可溶性に発現することに成功した。また，イガイ接着タンパク質を用いた有機高分子と無機鉱物の複合化に成功した。

For the year 2022, the research objectives are as follows: (A) organic-inorganic hybrid combination,(B) particle aggregation,(C) physical transformation, and (D) possible solidification. The following items (1) to (3) are discussed. (1)The use of functional natural polymers and the integration of natural polymers into functional polymers: The use of functional natural polymers such as Canaloussa Nafibabara (CNF) and Canaloussa Nafibabara is discussed. CNF added. For example, if you want to create a crystal, you can create a crystal. CNF has a very high absorption rate, and the CaCO3 crystals are formed in the presence of CNF. (2)Organic acids are added to the system to produce CaCO3 in the metabolic process in vivo. On the one hand, the acid is added to the system, and the crystal is aggregated into CaCO3. (3)The soluble and hydrophilic substances were successfully fused and developed. The soluble and hydrophilic substances were successfully developed. The synthesis of organic and inorganic polymers was successfully carried out.

项目成果

イガイ接着タンパク質を用いたマグネタイトの凝集コントロール

使用贻贝粘附蛋白控制磁铁矿聚集

• 发表时间: 2021
• 作者: Biswas Foni B.;Das Sandip;Nishimura Tatsuya;Endo Masaru;Fukuda Mayu;Morita Futo;Mashio Asami S.;Taniguchi Tsuyoshi;Maeda Katsuhiro;Hasegawa Hiroshi;國光春花，菅原巧太朗，渡邊美穂，岡野邦宏，宮田直幸;中島 一紀;佐藤 岳大，中島 一紀，宮川 寛希，Anju Pilakka Veedu，川﨑 了
• 通讯作者: 佐藤 岳大，中島 一紀，宮川 寛希，Anju Pilakka Veedu，川﨑 了

Artificial Fusion Protein to Facilitate Calcium Carbonate Mineralization on Insoluble Polysaccharide for Efficient Biocementation

• DOI: 10.1021/acssuschemeng.1c03730
• 发表时间: 2021-08
• 期刊: ACS Sustainable Chemistry & Engineering
• 影响因子: 8.4
• 作者: T. K. Nawarathna;K. Nakashima;Tetsuya Kawabe;W. Mwandira;Kiyofumi Kurumisawa;S. Kawasaki

無機物と有機物の界面に着目した人工タンパク質のデザインと資源・環境分野への応用

关注无机与有机物质界面的人工蛋白质设计及其在资源与环境领域的应用

• 发表时间: 2021
• 作者: Tetsuo Ishikawa;Eiryo Kawakami;中島 一紀
• 通讯作者: 中島 一紀

Valorization of tannery solid wastes for sustainable enzyme induced carbonate precipitation process

• DOI: 10.1016/j.chemosphere.2022.136533
• 发表时间: 2022-09-25
• 期刊: CHEMOSPHERE
• 影响因子: 8.8
• 作者: Sujiritha, Parthasarathy Baskaran;Vikash, Vijan Lal;Kamini, Numbi Ramudu
• 通讯作者: Kamini, Numbi Ramudu

Fabrication of silica on chitin in ambient conditions using silicatein fused with a chitin-binding domain

在环境条件下使用与几丁质结合域融合的硅酸盐在几丁质上制造二氧化硅

• DOI: 10.1007/s00449-021-02568-w
• 发表时间: 2021
• 期刊: Bioprocess and Biosystems Engineering
• 影响因子: 3.8
• 作者: Godigamuwa Kasun;Nakashima Kazunori;Tsujitani Sota;Kawasaki Satoru
• 通讯作者: Kawasaki Satoru