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Development of long-lifetime and high power density implantable biofuel cells using immobilized enzyme nanogels

使用固定化酶纳米凝胶开发长寿命和高功率密度的植入式生物燃料电池

基本信息

批准号：
22K19910
负责人：
高井まどか
金额：
$ 4.16万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19910/
关键词：
燃料電池酵素ナノゲル生体バイオ燃料電池生体内埋込長寿命

项目摘要

本研究では代表者が開発した酵素と電子伝達体を含有した生体適合性ハイドロゲルを用いて、生体内で高出力・長寿命を達成するバイオ燃料電池を開発することを目的とする。今までに、グルコースオキシダーゼを内包させたバイオアノードを作製し、タンパク質共存下で10日以上の安定駆動を実現した。これは生体適合性に優れたハイドロゲル内に閉じ込められた酵素の活性が維持されたこと、さらに電極へのタンパク質吸着が抑制され、グルコースの供給が十分に行われたことに起因する。しかし課題として出力が小さい。そこで本研究では、電子伝達量を向上させるために、酵素と電極と接触面積を増やす技術を開発することを目的としている。今年度は、ナノサイズのハイドロゲルを開発し、酵素を内包させて出力増大が認められるかを検討した。ナノサイズのハイドロゲルは、リビングラジカル重合法を利用し、長さの揃った短鎖長のポリマーを合成することで成功した。鎖長を変更することにより、サイズの異なるゲル粒子が作成でき、さらにこのゲルに酵素、電子メディエータのアミノフェロセンを内包させることも可能であることを確かめた。ナノゲルを用いることにより、酵素－電極間の距離が短くでき、電子移動が早く、電池出力の向上につながることが期待される。高比表面積電極の作製に関して、酵素と接する電極面積を増やすために、優れた導電性、かつナノサイズのカーボン材料であるCNTの電極への固定化方法を検討した。電解合成したナノサイズの凹凸をもつ白金黒の作製手法を完成させた。また、生体内への埋め込みを想定して、γ線滅菌に対する耐性を評価した。酵素活性は1-3割程度減少したが、活性が維持されることを確認でき、生体埋め込みの実験を行う準備が整った。

In this study, the representative of this study is to study the use of biodegradable fuel cell batteries with high energy output and long life for the purpose of turning on the battery fuel cell. Today, in the event of the coexistence of health care, health care, peace and stability activities for more than 10 days, the safety and stability activities will be realized in the case of the co-existence of health care stations, health care stations, and health care units. In the system, the activity of the enzyme in the system is maintained, the enzyme activity is maintained, the inhibitor is absorbed, and the product is supplied to the cause. Please make a small contribution to the project. In this study, the amount of electricity in this study, the amount of electricity, the contact surface of enzyme electricity, the technology of technology and the purpose of this study have been improved. This year, the enzyme system has made great efforts in the opening of the market, and the enzyme has made a great effort. In order to improve the performance, the use of the coincidence method, the long-term and long-term performance of the synthesis system is very important. It is possible to make sure that the particles are made into microspheres, enzymes, and electrons in the package. The equipment is used for short range monitoring, enzyme-temperature monitoring, electronic mobile phone breakfast, and the battery is used to make an upward response. The high specific surface area electrode is used as the substrate, the enzyme is connected to the cathode, the enzyme is connected to the cathode, the electrical properties, the electrical properties, the materials, the CNT electrode, the immobilization method and the immobilization method. The electrolysis synthesis method was used to complete the operation of platinum. In vivo, the bacteria were buried in the body, and the bacteria were isolated from the body. The enzyme activity levels of 1-3 cut less, the activity was maintained, the activity was confirmed, and the body was buried in vivo.