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KAIST、物理化学的合成の不可能なナノ材料を生物学的に合成する技術を開発

35個の元素を活用して60種類のナノ材料を合成


大徳所在のKAIST(シン・ソンチョル総長)は生命化学工学科のイ・サンヨプ特勳教授研究チームが大腸菌を利用してさまざまなナノ材料を生物学的に合成する技術を開発したと5月22日に発表した。

既存の生物学的ナノ材料は主に高い温度や圧力がなくては合成できなかった。また有毒な有機溶媒と高価な触媒を使用するので環境汚染の原因となり、エネルギーを消耗するという短所があった。

代案として環境親和的で経済的な微生物を活用する生物工学的ナノ材料合成法に関する研究が進められている。だがこれまでに知られている合成技術はナノ材料の種類が少ないうえ結晶質と費結晶質ナノ材料の合成原理が究明されておらずさまざまな結晶質のナノ材料を作ることが困難だった。

イ・サンヨプ教授研究チームは遺伝子組み換え大腸菌を利用して周期表基盤の35個の元素から成る60種類の多様なナノ材料を環境親和的に生物学的合成する技術を開発した。

イ・サンヨプ教授チームは多様な金属イオンと結合し得るタンパク質であるメタロチオネイン(metallothionein)とペプチドであるフィトケラチン(phytochelatin)を合成するフィトケラチン合成酵素(phytochelatin synthase)を大腸菌内部で同時発現して多様なナノ材料を合成することに成功した。

研究チームは各元素別にプールベダイアグラム(pourbaix diagram)を分析して生物学的ナノ材料の合成過程で熱力学的安定性をもつ化学種の状態を把握した。そしてこれをもとに生物学的に合成可能な物質を予測し生産した。また溶液の酸性度を調節して既存の生物学的合成条件で合成が不可能だったり費結晶質ナノ材料に合成される物質も合成が可能にした。

研究に当たったイ・サンヨプ特勳教授は「生物工学的方法で合成された60個のナノ材料はナノ粒子、ナノロッド、ナノ板状形などで、今後エネルギー、医療、環境分野などでの産業的応用が可能と思う」と話している。

研究結果は『米国科学アカデミー紀要(PNAS)』電子版に5月22日付で掲載された。






[2018-05-23]

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