Design of hybrid particles with solid catalyst and enzyme for cascade catalytic reactions

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触媒ナノ粒子は高い表面積に起因する優れた触媒能に加え、繰り返し利用できるのが特徴である。また、近年では酵素が行う各種酸化・還元反応を触媒することが報告されている。酵素の代替の可能性が検討されている。温和な条件で分子特異的に各種反応を触媒する酵素は環境低負荷な工業プロセスを実現可能である一方で、高価であることや安定に運転できる反応条件が限られていること、また一度失活すると再生が困難であることなど改良すべき課題も多い。本研究では触媒ナノ粒子を活用した新たな触媒反応プロセスの開発を目指す。例えば、温和な条件で新たな材料創成となる反応プロセスの構築や、酵素や固体触媒などの触媒能を組み合わせた反応（カスケード反応など）の実現を目的に研究を行う。2022年度は、まず金ナノ粒子および触媒能に着目し、各種酸化・還元触媒触媒反応を迅速に評価できる比色法を確立した。触媒ナノ粒子を評価する一般的な還元反応において、一次反応から生成物の分解あるいは変換反応に移行する現象を捕えることができた。また、前年に引き続き、酵素活性が失活する反応条件において、金ナノ粒子の触媒能は維持されることがわかった。次に、金イオンの場合は、温和な条件でポリマーの酸化重合を効率的に触媒する条件を明らかにした。さらに前年度に特許出願した金マイクロチューブの最適条件やチューブ長を伸長できる条件を明らかにした。金ナノ粒子集積体は繰り返し使える触媒として期待できるだけでなく、電子デバイスの素材や医療材料など幅広い用途に利用でき得る。