科学研究 - 【JST事业成果】昆虫“吃”出来的纳米碳：纳米碳合成的新方法

宇佐见享嗣（名古屋大学高等研究院特任助教）

国立研究开发法人科学技术振兴机构（JST）支持拥有独创性和挑战性想法的年轻研究人员“确立个人学术风格”的研究经费资助制度（ACT-X）
课题：“环境与生物技术”领域“以功能性纳米碳材料高效生产为指向的生物催化剂创制”（2022-2025）

|利用斜纹夜蛾合成纳米碳

名古屋大学高等研究院的宇佐见享嗣特任助教等人的研究团队，利用昆虫具备的异物处理机制，全球首次成功地在昆虫体内合成出了功能性纳米碳※1。研究人员将带状纳米碳饲喂给斜纹夜蛾※2幼虫后，从其粪便中获得了新物质。分析结果发现，纳米碳在幼虫体内被引入氧原子，并获得了荧光特性。这表明，利用昆虫的代谢系统，能够为纳米碳赋予全新功能。

※1　纳米碳：纳米尺度的碳材料。被应用于电子元器件、电池等领域。
※2　斜纹夜蛾：一种广为人知的取食农作物的蛾类害虫。

|传统方法难以实现的纳米碳选择性氧引入

医药产品与功能性材料，此前通过实验室使用烧瓶进行化学合成、酶促反应等方法制备。但富勒烯※3等特殊纳米碳因结构独特，难以仅在目标位点实现分子键合，此前其作为化学合成材料的应用受到限制。

※3　富勒烯：碳原子呈足球状球形排列的分子。

另一方面，昆虫体内因为拥有多种酶，能够精准且高效地完成复杂的化学反应。尤其是为了应对植物产生的毒素、农药等对机体有害的物质，昆虫在漫长的进化中演化出了发达的解毒机制。基于此，研究团队设想：若能将活体昆虫体内用作化学反应的场所，或许仅需一步反应，即可实现此前难以完成的向纳米碳特定位点选择性引入氧原子。

|通过前所未有的方式实现体内合成

成功在斜纹夜蛾体内完成合成

研究团队将名为[6]MCPP（亚甲基桥联[6]环对苯撑）的带状纳米碳混入饲料，经口给予斜纹夜蛾幼虫。2天后，从幼虫粪便中回收到了因引入氧原子而获得荧光特性的新型衍生物[6]MCPP-oxylene（图1）。