【公式】生体機能化学研究室 BAPC

物質－エネルギー変換を実現する酵素機能電極

　地球規模の物質循環や生体内の呼吸代謝において，生体触媒である“酵素”は非常に重要な役割を担っています．酵素は進化の過程で獲得した高度な機能によって，常温常圧中性において最も効率良く機能することができます．そのため，持続可能な未来社会を構築するための切り札として，世界的に研究が盛んに進められています．
　我々は，酵素の中でも約30%を占める酸化還元酵素に着目し，生物電気化学的な研究を行っています．酸化還元酵素は，酸化反応や還元反応を触媒する際に，電子移動を伴います．電子移動は電流として捉えることができるため，生体材料である酸化還元酵素を電極材料と複合化することで，酵素機能電極を構築することができます．
　酵素機能電極では，酵素反応と電極反応が共役した「酵素電極反応」が進行します．本反応を利用することで，電子移動を制御した物質－エネルギー変換を実現でき，例えば，世界中で巨大な市場を形成している血糖値センサの基盤原理としても知られています．
　本反応は一見シンプルに見えますが，実は大変複雑です．構成要素である酸化還元酵素や電極材料，電子移動を促進するメディエータだけでなく，立体的な電極設計や電極界面制御をデザインする必要があります．特に，電極表面や電極近傍での反応機構に関しては，未解明な現象が多く存在しています．そこで，酵素電極反応を生物電気化学の観点から徹底的に基礎理解し，バイオミメティックス（生体模倣技術）へと繋げる取り組みをしています．

Keywords:酵素電極反応，酸化還元酵素，電子移動，電極材料，多孔質材料，電極設計，メディエータ，電気二重層，酵素吸着シュミレーション，反応解析

最近の研究成果