微生物でカーボンナノチューブを効率的に分解する新手法を開発名古屋大学ら

名古屋大学は2023年12月26日、同大学大学院工学研究科の研究グループが日本ゼオン、名古屋大学発ベンチャーのフレンドマイクローブと共同で、カーボンナノチューブ（CNTs）を微生物によって効率的に分解する新手法を開発したと発表した。今回の結果は、環境中では、炭素からできている無機物のCNTsは生分解されないという考えを覆すものとなっている。

研究では、カーボンナノチューブ（CNTs）、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、優れた物理的特性によって広範な応用があり、エレクトロニクスをはじめとするさまざまな産業分野に大きな便益をもたらすことが期待されているが、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。

これまでの研究でCNTsの分解は、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ものが報告されている。しかし、今回の発表者らは、これらの分解過程は実際にはフェントン反応によるもので、酵素反応によるものではないことを論文で発表している。新しいCNTsのバイオ分解技術の開発は、その知見をもとに成功した。

フェントン反応は、過酸化水素の分解を触媒する鉄（II）で生じる高反応性のヒドロキシルラジカルにより、迅速かつ非選択的に有機物を酸化する。新手法では、Shewanella属の細菌が、鉄（III）を無酸素条件下で鉄（II）に還元し、酸素を有酸素条件下で過酸化水素に還元することで、効率的にフェントン反応を誘導する能力を利用している。研究ではその特性を利用し、SWCNTsの連続的かつ長期にわたる分解を実現した。

今回の研究により、CNTsを環境中に広く存在する細菌によって、安全かつ持続可能な方法で分解する新たな可能性が開かれた。これまで環境中にCNTsが放出された場合の影響が充分に解明されておらず、産業化のためには早急な対応策の策定が課題になっていたが、活路が見出された結果となっている。

新手法は、SWCNTsの環境へのリスクを軽減し、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しい可能性を提供する。CNTsのより幅広い環境条件下での安全な処理方法として期待される。

微生物でカーボンナノチューブを効率的に分解する新手法を開発　名古屋大学ら