世界上第一個利用微生物分解碳奈米碳管的方法

 

刊登日期:2024/1/31
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名古屋大學與日本瑞翁(Zeon)、新創公司Friend Microbe合作開發出以微生物高效率降解奈米碳管(CNTs)的新手法。此次的研發成果大大顛覆了以往認為以碳製成之無機物奈米碳管無法生物降解的認知。此次的研究重點著重於單層奈米碳管(SWCNTs)的生物降解。奈米碳管因具備優異的物理特性而有廣泛應用,可望為電子產業等眾多產業領域帶來莫大的益處,惟仍存有對人體健康與生態系的淺在風險。

既往研究中曾有使用血基質酵素-辣根過氧化物酶(Horseradish Peroxidase; HRP)等的報告。然而名古屋大學研究團隊先前提出的研究論文則指出這些分解過程實際是芬頓反應(Fenton Reaction)所致,而非酵素反應。此次新開發的奈米碳管生物降解技術即依此發現進而成功實現。

芬頓反應是透過觸媒-鐵(Ⅱ)產生的高反應性氫氧自由基(Hydroxyl Radical)迅速且非選擇性地氧化有機物,達到過氧化氫的分解。新手法使用希瓦氏菌屬(Shewanella)細菌,在無氧條件下將鐵(Ⅲ)還原成鐵(Ⅱ),氧在有氧條件下還原成過氧化氫,有效率地利用了促進芬頓反應的能力。利用此特性,進而實現了連續且長期性的單層奈米碳管生物降解。

此次研究開拓了利用環境中廣泛存在的細菌,達到安全且持續性分解奈米碳管的嶄新可能性。雖然目前奈米碳管對於環境的影響尚未完全解明,但為了付諸產業化勢必需要儘早確立因應對策,而此次的研發成果將可望帶來新的突破。

新手法可減輕單層奈米碳管對環境的風險,並為廢棄物處理、環境的生物修復(Bioremediation)方面帶來新的可能性,今後可望成為一項在更廣泛環境條件下安全處理碳奈米管的方法。


資料來源: https://www.nagoya-u.ac.jp/researchinfo/result/2023/12/post-605.html
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