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東北大学など、「発電しながら糖度を測る」、電源不要の微小バイオセンサを開発

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東北大学など、「発電しながら糖度を測る」、電源不要の微小バイオセンサを開発

東北大学は、産業技術総合研究所と共同で、果汁などのバイオエネルギーを直接利用する安全な発電システムとして、有機物製の「酵素電極シール」を開発した。また、このシールは、「貼るだけ」で果物の甘さに応じて点滅する「電源不要」の糖度センサとして利用することができる。

今回の協同研究では、酵素とカーボンナノチューブ(CNT)が均一に混合した「酵素電極シール」を開発し、ブドウ糖の水溶液から世界最高レベルの発電(25mA/cm2)を実現した。また、世界初の柔らかい酵素電極シールは、「巻ける」「貼れる」という特徴を有し、発電量は果汁の糖分量に比例する。

今回のブドウの例では、甘さに応じて発光ダイオードの点滅のペースが速くなるため、「貼るだけ」で電源不要の微小な糖度センサ(熟度センサ)になる。将来的には血糖値センサのほか、ケーキなどに刺せばデコレーションにもなることから、食品衛生、健康医療、アミューズメント、装飾など様々な分野での応用が期待される。本共同研究グループは酵素電極フィルムの技術を特許出願しており、実用化に向けてパートナー企業を募集中している。

酵素を利用するバイオセンサが健康管理や食品管理に用いられているが、電気式のセンサに必要な電池はサイズが大きく、また、環境や生体に有害な金属や反応溶液が含まれている。今回の酵素電極シールは、環境や生体と調和する「発電しながら糖度を測るバイオセンサ」として開発された。

本研究は、東北大学大学院工学研究科の西澤松彦教授が、産総研ナノチューブ応用研究センターの畠賢治上席研究員と共同で実施。JST戦略的創造研究推進事業(CREST)の一環であり、成果の一部が8月27日にドイツ科学誌「Advanced Energy Materials」にオンライン掲載される。

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