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» 2024年01月05日 08時30分 公開

カーボンナノチューブを微生物で効率的に分解する手法を開発研究開発の最前線

フレンドマイクローブは、日本ゼオンや名古屋大学 大学院 工学研究科 教授の堀克敏氏の研究グループとともに行った共同研究によって、カーボンナノチューブ(CNTs)を微生物で効率的に分解する手法を開発したと発表した。

[遠藤和宏MONOist]

 名古屋大学発のベンチャー企業であるフレンドマイクローブは2023年12月26日、大手化学メーカーの日本ゼオンや名古屋大学 大学院 工学研究科 教授の堀克敏氏の研究グループとともに行った共同研究によって、カーボンナノチューブ(CNTs)を微生物で効率的に分解する手法を開発したと発表した。

Shewanella属によるフェントン反応を活用

 今回の研究では、CNTsのうち特に単層カーボンナノチューブ(SWCNTs)の生物学的分解に焦点を当てている。CNTsはその優れた物理的特性により応用しやすいが、人間の健康や生態系に対する潜在的なリスクが懸念されている。例えば、CNTsは針状の構造を持ち、中皮腫や肺がんなどの健康問題を引き起こす可能性があり、植物、動物、微生物に対する毒性も報告されている。

 これまでの研究では、ホースラディッシュペルオキシダーゼ(HRP)などのヘム酵素を用いたCNTsの分解が報告されているが、これらの分解過程は、実際にはフェントン反応が作用し酵素反応でないことを、今回の発表者らは既に論文で発表している。

 その知見を基に、新しいCNTsのバイオ分解技術の開発に成功した。フェントン反応は、過酸化水素の分解を触媒する鉄(II)によって生じる高反応性のヒドロキシルラジカルで、有機物を迅速かつ非選択的に酸化する。一方、Shewanella属の細菌は、無酸素条件下で鉄(III)を鉄(II)に還元し、有酸素条件下で酸素を過酸化水素に還元することで、フェントン反応を効率的に誘導する能力がある。

 この能力は、CNTsの分解に応用できる可能性があるが、Shewanella属がCNTsに耐性があるか、またフェントン反応がCNTsを分解するのに十分な期間続くかについては全く知見がなかった。そこで、今回の研究では、30μg/mLのO-SWCNTsと10mM(Mはモル濃度で、1リットル当たりの物質量)のFe(III)クエン酸塩を含む条件下で21時間の無酸素と3時間の有酸素のサイクルを行い、90日間でO-SWCNTsの56.3%を分解した。

 この結果は、Shewanella属によるフェントン反応が、幅広い条件下でのCNTs分解に応用可能であることを示唆しており、CNTsの廃棄物処理や環境バイオレメディエーションにおける新たな方法の開発に貢献すると考えられている。

今回の研究のイメージ 今回の研究のイメージ[クリックで拡大] 出所:フレンドマイクローブ

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