京都大學研究生院農學研究科的宋和慶盛助教、村田製作所、BioSerenTach等組成的合作研究團隊成功開發出了以脂肪為燃料的生物電池。該團隊製作了將含脂肪酶的微針、甘油氧化陽極與氧還原陰極層疊而成的試製貼片,證實了可利用牛肉的脂肪成分實現0.1毫瓦的電力輸出。

圖1 開發的試製貼片利用脂肪發電示意圖(供圖:京都大學)
生物電池是一種利用氧化還原酶的催化反應來工作的發電器件。通過將可氧化多種燃料的酶修飾為負極(陽極),將可還原氧氣的酶修飾為正極(陰極),能夠從相應燃料中提取電能。由於採用了在常溫、常壓、中性條件下作用效率最高的酶作為觸媒,該類電池具備工作條件溫和、生物相容性高等特徵。
研究團隊此次通過將生物電池與含脂肪酶的微針相結合,開發出以脂肪為燃料的生物電池。其發電原理是,首先,經微針向牛肉中注入脂肪水解酶後,會通過脂肪的水解反應生成甘油。然後通過微針來攝取所生成的甘油,並利用以甘油為燃料的生物電池發電。
此次開發的生物電池雖以牛肉的脂肪作為燃料,但未來有望應用於以人為對象的醫療領域。通過更換所使用的酶,除脂肪外的其他各類物質也可轉化為燃料,該類電池還有望發展成為體內工作器件的電源。
宋和助教表示:「通過此次合作研究,我們成功開拓了不同於傳統的生物電池用途。通過將脂肪視作燃料,使其在醫療領域的全新應用成為可能,我們將通過今後的研究繼續探索其實現的可行性。未來,將充分利用自然界所賦予的高度發達的催化功能,創造出能夠造福人類與地球的創新性技術,並推動研究成果的社會應用。」
原文:《科學新聞》
翻譯:JST客觀日本編輯部