田中求 医学研究科客員教授（兼：ドイツ?ハイデルベルク大学（Heidelberg University）教授）、中畑雅樹 大阪大学助教らの国際共同研究グループは、飛躍的に高い有毒イオン選択?捕捉機能を兼ね備えた水環境浄化システムを開発しました。これは、植物内で有毒重金属イオンを選択的に捕捉することで植物や水環境を守るタンパク質に着想を得て、新しい高分子材料を設計し、これを超高集積化することによって実現しました。
SDGs Goal 6に「安全な水とトイレを世界中に」とあるように、清潔な水や公衆衛生は急速な人口増加と都市化が進む世界において解決すべき重要な課題です。現在広く用いられているのは、材料内の小さな孔にイオンを吸着させたり、水中のイオンと材料内に含まれるイオンを交換したりすることで水をきれいにするタイプの水浄化材料です。しかしこの水浄化材料では、標的となる有害な重金属イオンを水中の無害なイオンから選り分ける機能と、少ない材料で多くのイオンを捕まえる機能とを両立させることが困難でした。
今回、中畑助教らは、有毒な金属イオンを选択的に捕捉して植物を守るファイトケラチンと呼ばれるタンパク质に着目し、この构造にヒントを得た人工高分子材料を合成しました。さらに、田中教授らは自己组织化技术を駆使してこの高分子およそ10の17乗（10亿のさらに1亿倍）分子にあたる材料を3ミリリットルの容积に超高集积化することに成功しました。これにより、これまでの材料では実现できなかった有毒イオンを选択的かつ大量に捕捉するという机能を実现することができました。试験的に开発した水浄化システムは、3ミリリットルに集积した材料がその100倍の容积（300ミリリットル）の产业排水レベルのカドミウムイオンを、1时间で奥贬翱が定める饮料水レベルまで除去するという、非常に高い水浄化机能を示しました。
本研究成果は、2024年7月11日に、国際学術誌「Nature Communications」にオンラインに掲載されました。
「本研究は日本とドイツの研究グループが分野の枠を超えて行った共同研究の成果です。コロナ祸など困难な时期もありましたが、オンラインツールなどを駆使して新たな材料、画期的な水処理システムを提案するまでに研究を高めることができたことを着者一同夸りに感じています。」（中畑雅树、田中求）
【顿翱滨】
【书誌情报】
Masaki Nakahata, Ai Sumiya, Yuka Ikemoto, Takashi Nakamura, Anastasia Dudin, Julius Schwieger, Akihisa Yamamoto, Shinji Sakai, Stefan Kaufmann, Motomu Tanaka (2024). Hyperconfined bio-inspired Polymers in Integrative Flow-Through Systems for Highly Selective Removal of Heavy Metal Ions. Nature Communications, 15, 5824.
