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三次元グラフェン担体の開発と酵素バイオ電池電極への応用

三维石墨烯支撑体的开发及其在酶生物电池电极中的应用

基本信息

批准号：
13J01614
负责人：
澤田光一
金额：
$ 1.92万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2013
资助国家：
日本
起止时间：
2013-04-01 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は，高い比表面積と空隙率を有する静電紡糸不織布にグラフェンを形成することで高い導電性を付与し，酵素バイオ電池電極として応用することにより酵素の担持量を増大させ酵素バイオ電池の出力向上を目指している．本年度は昨年度に引き続き，導電性を付与した静電紡糸不織布の評価と電極としての応用について検討した．無電解金属メッキ法を用いたアプローチで酵素固定化担体への応用と酵素電極への応用研究を行った．(1)酵素固定化担体としての応用酵素反応を回分操作により8回繰り返し行うことでラッカーゼ固定化金メッキPAN不織布の再使用可能性を評価した． 5回繰り返し反応を行った後に80.2 ±4.3%の酵素活性を維持していた．また8回繰り返し後には78.1±3.62%の酵素活性を維持していた．これらの結果は，学術論文としてChem. Eng. J.誌に採録された(研究発表7-1-1参照)．(2)無電解金属メッキ不織布の酵素電極への応用酵素電極において酵素反応により得た電子を効率的に電極に伝達する機構の構築が重要となる．グルコース酸化電極の反応機構の一つにグルコース脱水素酵素(GDH)とニコチンアミドアデニンジヌクレオチド(NADH)の酸化反応を組み合わせた系がある．本研究では，NADHの酸化触媒かつ酵素固定用のリンカーとしてイールマン試薬(DTNB)を静電紡糸不織布に吸着固定した．DTNBを不織布電極に吸着により修飾した結果，DTNBに由来する酸化還元ピークは確認された．しかし，DTNBにGDHを共有結合固定して5 mMNAD存在下にてグルコースの酸化反応を試みたが，DTNBの触媒作用は認められなかった(Fig.2b)． DTNBの修飾方法を工夫することにより触媒化することが可能であると考えている．

In this study, high specific surface area and porosity of electrospun nonwoven fabric were studied, and high conductivity of electrospun nonwoven fabric was studied. The results showed that the enzyme holding capacity of electrospun nonwoven fabric was increased, and the enzyme cell output was increased. This year, the conductivity of electrospun nonwoven fabric was improved. Electrolysis-free metal-based method for enzyme immobilization support and enzyme electrode application research. (1)Immobilized enzyme support and enzyme reverse osmosis operation were evaluated for reuse possibility of immobilized gold PAN nonwoven fabric. 80.2 ±4.3% of enzyme activity was maintained after 5 cycles. The enzyme activity was maintained at 78.1±3.62% after 8 cycles. Academic papers and papers. Eng. J. Journal (refer to Table 7-1-1 of the Research Report). (2)Electrolytic metal-free non-woven enzyme electrode and enzyme electrode for use in enzyme reaction to obtain electron efficiency of the electrode for the construction of the mechanism is important. A set of reaction mechanisms for the acidizing electrode of the group of group of In this study, NADH acidifying catalyst for enzyme immobilization was determined by adsorption on a nonwoven fabric electrode using DTNB. After testing the acidification reaction of DTNB with GDH in the presence of 5 mM NAD, the catalytic effect of DTNB was confirmed (Fig. 2b). DTNB's modification method is time-consuming and catalytic.