京都大学研究生院农学研究科的宋和庆盛助教、村田制作所、BioSerenTach等组成的合作研究团队成功开发出了以脂肪为燃料的生物电池。该团队制作了将含脂肪酶的微针、甘油氧化阳极与氧还原阴极层叠而成的试制贴片,证实了可利用牛肉的脂肪成分实现0.1毫瓦的电力输出。

图1 开发的试制贴片利用脂肪发电示意图(供图:京都大学)
生物电池是一种利用氧化还原酶的催化反应来工作的发电器件。通过将可氧化多种燃料的酶修饰为负极(阳极),将可还原氧气的酶修饰为正极(阴极),能够从相应燃料中提取电能。由于采用了在常温、常压、中性条件下作用效率最高的酶作为催化剂,该类电池具备工作条件温和、生物相容性高等特征。
研究团队此次通过将生物电池与含脂肪酶的微针相结合,开发出以脂肪为燃料的生物电池。其发电原理是,首先,经微针向牛肉中注入脂肪水解酶后,会通过脂肪的水解反应生成甘油。然后通过微针来摄取所生成的甘油,并利用以甘油为燃料的生物电池发电。
此次开发的生物电池虽以牛肉的脂肪作为燃料,但未来有望应用于以人为对象的医疗领域。通过更换所使用的酶,除脂肪外的其他各类物质也可转化为燃料,该类电池还有望发展成为体内工作器件的电源。
宋和助教表示:“通过此次合作研究,我们成功开拓了不同于传统的生物电池用途。通过将脂肪视作燃料,使其在医疗领域的全新应用成为可能,我们将通过今后的研究继续探索其实现的可行性。未来,将充分利用自然界所赋予的高度发达的催化功能,创造出能够造福人类与地球的创新性技术,并推动研究成果的社会应用。”
原文:《科学新闻》
翻译:JST客观日本编辑部