研究内容
生体内の酸化還元反応を担う酵素の機能を原子･分子･細胞レベルで解明します．電気化学的手法をベースに，
電子とイオンの流れを巧みにコントロールする技術を電気で駆動する／電気を生み出す様々なバイオデバイスへ応用し，
「環境・エネルギー」「健康・医療」「安全・安心」といった幅広い分野への有効利用を目指しています．
バイオと電気の融合した新規デバイスの無限の可能性を切り開く創造的な研究を行います．
研究室で習得する基礎：技術＆知識
生体材料 ： 酸化還元酵素
無機材料 ： 炭素を中心とした多孔質材料，ナノ材料
電気化学 ： 電気化学測定，電気分析化学の理論
生物電気化学 ： 酵素反応と電極反応を共役させた酵素電極反応
その他，高分子，有機合成，錯体合成，微生物など．
応用（研究テーマ例）：「環境・エネルギー」「健康・医療」「安全・安心」分野における応用志向型の基礎研究
バイオ燃料電池，バイオセンサ，酸化還元酵素，酵素電極反応，多孔質炭素材料
バイオ燃料電池(バイオ電池)
生体内エネルギー変換化学反応の精緻かつ巧妙な構造と機能に学び，糖やアルコールを燃料として発電するバイオ燃料電池を開発しています．酵素（場合によっては微生物）を電極触媒として利用し，負極では糖などの燃料の酸化反応，正極では酸素の還元反応を進行させることにより，化学エネルギー差を電力に変換します．レアメタルを一切利用せず，血液・食物残滓などから直接発電できる持続可能なユビキタス発電デバイスであることから、次世代型の電池として大変注目を集めています．出力、安定性、耐久性、容量密度の向上が実用化に向けた課題であり、私たちは電池に適した酵素や電極材料（多格子炭素）の開発といった方面からアプローチをしています。加えて、ウェアラブルタイプや微小タイプといった新しいシステムの電池基盤形成や、印刷による電池製造プロセスの革新も同時に進めています。
■研究室では，より電池に適した酵素，電極材料を開発していきます．
特に，燃料およびイオンの輸送に適した電池システムの改良に取り組みます．
研究テーマ→多孔質材料を活用した高出力密度化，多様なニーズに応える電池の基盤形成，印刷電池の開発，マイクロバイオ燃料電池の開発，空気極の開発
バイオセンサ
電気化学バイオセンサは、酸化還元酵素反応と電極反応を組み合わせることで，
酵素のもつ基質（反応物）に対する高い選択性と電気化学測定のもつ簡便かつ高感度に測定できる特性を兼ね備えた情報変換デバイスです．
血液や食品中の成分の検出への応用が期待されており，写真のような糖尿病患者さんがいつでもどこでも自ら血糖を測ることのできる市販
血糖センサに組み入れられています．より精度が高く，迅速な計測が求められています．
■研究室では、酵素特性や電極反応特性を詳細に検討し，センサシステムの検出系と反応系を最適化します．一般的な電流検出型とは異なる検出方法について検討します．
研究テーマ→酸化還元酵素の開発・機能評価，高感度で高精度のセンサ開発，バイオ電池で発電した電力で駆動するセンサの開発
酸化還元酵素
酸化還元酵素は，還元剤（電子供与体）と酸化剤（電子受容体）の電子移動を触媒し，
生体エネルギー変換，生体防御，物質生産，情報伝達等に深くかかわっています．
■研究室では，電気化学デバイスへの応用を目指して，新規酸化還元酵素の反応の駆動力と速度の関係に注目して研究を進めます．
より簡便で精度の高い酸化還元電位評価方法の改良も行います．
研究テーマ→酸化還元酵素の機能評価，酵素の活性化方法の開発，酸化還元酵素反応の制御（反応の駆動力の制御），デバイスへの応用に適した酵素の開発
酵素電極反応
電子移動速度の向上は電流密度の向上（電池の高出力化，バイオセンサの高感度化）につながります．したがって，いかに効率よく酵素反応と電極反応を結びつけるかがデバイス開発の鍵を握っています．
■辻村研究室では，
(1)電極と酵素の間での電子移動メカニズムの解明，
そしてこうした基礎理論に基づいた
(2)酵素と電極間の電子伝達を担う酸化還元メディエータの開発，
(3)電極表面への酵素およびメディエータの修飾方法の改良，
(4)電極のナノ―マイクロ構造制御と化学的改質，
(5)酵素の改変，
に取り組んでいます．
多孔質炭素材料
酵素を電極上という過酷な環境でも十分な機能を発現できるように，ナノマテリアルや高分子など酵素の耐環境性能等を向上させる材料および修飾方法も同様に研究しています．
高い電気伝導性を有し，酵素反応に適したナノメートルオーダーで細孔構造が制御された多孔性炭素を用いることで，従来にない極めて高い性能（出力・安定性）を有する燃料電池用酵素電極の開発に成功しました．
■研究室では，バイオデバイスの高性能化を目指し，多孔質電極内における酵素の界面電子移動反応挙動の解明し，電子移動速度の向上および酵素の耐久性向上を目指して研究しています．
さらに，酵素反応に適したナノメートルオーダーで細孔サイズが制御された多孔性炭素電極を開発します．
電子移動速度の向上および酵素の耐久性向上を目指し，ナノサイズの穴に埋め込まれた酵素の界面電子移動反応挙動の解明します．
さらに，マイクロメートルのスケールでは物質輸送に適した電極3次元構造の制御も試みています。
研究テーマ→細孔構造が制御された炭素材料の開発，ナノ反応場制御，多孔質炭素の階層構造の制御
共同研究：大学，研究所
金沢大理工学研究域物質化学系生物化学研究室 櫻井教授 片岡教授
マルチ銅オキシダーゼに関する研究 リンク
最近の成果：Biochem. Biophys. Res. Commun., 431, 393-397 (2013).
群馬大群馬大学・理工学研究院分子科学部門 白石研究室 白石教授
多孔質炭素の開発に関する研究 リンク
最近の成果：Electrochem. Commun., 12 (3), 446-449 (2010).
東京理科大理工学部工業化学科 板垣教授 四反田講師
印刷電極/交流インピーダンスに関する研究 リンク
最近の成果：Chem, Comm., 49 (94), 11110-11112 (2013).
フランス ボルドー CRPP Dr.Nicolas Mano
酵素電極に関する研究 リンク
最近の成果：Electrochimica Acta 117(2014) 263-267，J. Electrochem. Soc., 160(6), G79-G82 (2013)，Electrochem. Commun., 26, 41-44 (2013).RSC Advances, 2, 2700-2701 (2012)，Anal. Chem., 83, 5721-5727 (2011).
2013年10-11月 鈴木愛未さん(B4)が研修のために訪問しました．訪問滞在記はこちら
随時更新していきます．
