科學研究 - 【JST事業成果】昆蟲「喫」出來的奈米碳：奈米碳合成的新方法

宇佐見享嗣（名古屋大學高等研究院特任助教）

國立研究開發法人科學技術振興機構（JST）支持擁有獨創性和挑戰性想法的年輕研究人員「確立個人學術風格」的研究經費資助制度（ACT-X）
課題：「環境與生物技術」領域「以功能性奈米碳材料高效生產為指向的生物催化劑創製」（2022-2025）

|利用斜紋夜蛾合成奈米碳

名古屋大學高等研究院的宇佐見享嗣特任助教等人的研究團隊，利用昆蟲具備的異物處理機制，全球首次成功地在昆蟲體內合成出了功能性奈米碳※1。研究人員將帶狀奈米碳飼餵給斜紋夜蛾※2幼蟲後，從其糞便中獲得了新物質。分析結果發現，奈米碳在幼蟲體內被引入氧原子，並獲得了螢光特性。這表明，利用昆蟲的代謝系統，能夠為奈米碳賦予全新功能。

※1　奈米碳：奈米尺度的碳材料。被應用於電子元件、電池等領域。
※2　斜紋夜蛾：一種廣為人知的取食農作物的蛾類害蟲。

|傳統方法難以實現的奈米碳選擇性氧引入

醫藥產品與功能性材料，此前通過實驗室使用燒瓶進行化學合成、酵素反應等方法製備。但富勒烯※3等特殊奈米碳因結構獨特，難以僅在目標位點實現分子鍵合，此前其作為化學合成材料的應用受到限制。

※3　富勒烯：碳原子呈足球狀球形排列的分子。

另一方面，昆蟲體內因為擁有多種酵素，能夠精準且高效地完成複雜的化學反應。尤其是為了應對植物產生的毒素、農藥等對機體有害的物質，昆蟲在漫長的進化中演化出了發達的解毒機制。基於此，研究團隊設想：若能將活體昆蟲體內用作化學反應的場所，或許僅需單步驟反應，即可實現此前難以完成的向奈米碳特定位點選擇性引入氧原子。

|通過前所未有的方式實現體內合成

成功在斜紋夜蛾體內完成合成

研究團隊將名為[6]MCPP（亞甲基橋聯[6]環對苯撐）的帶狀奈米碳混入飼料，經口給予斜紋夜蛾幼蟲。2天後，從幼蟲糞便中回收到了因引入氧原子而獲得螢光特性的新型衍生物[6]MCPP-oxylene（圖1）。