2023.08.30 2023.09.03

TED要約:自然を利用してバッテリーを育てる

marugotoyoten

材料科学者、生物工学者であるアンジェラ・M・ベルチャーが「自然を利用してバッテリーを育てる」について語りました。この動画の要点と要約をまとめました

スピーカー

アンジェラ・M・ベルチャー

専門分野:バイオモレキュラーマテリアル
経歴:マサチューセッツ工科大学（MIT）のバイオロジカルエンジニアリングと材料科学のジェームズ・メイソン・クラフツ教授。MITのバイオモレキュラーマテリアルグループのディレクターであり、コッホ総合がん研究所のメンバーでもあり、2004年のマッカーサー・フェローでもある。2019年にはMITの生物工学部門の責任者に任命された。2022年には米国科学アカデミーの会員に選出された。

３つの要点

要点１
自然は、アワビの殻など、地質学的な対応物質よりも3000倍も強靭な素材を作り出す能力を持っている。
要点２
細菌やウイルスなどの単純な生物と協力することで、私たちにとって重要な構造物を作り出すことが可能。
要点３
自然は既にDNA、抗体、タンパク質、リボソームなどのナノ構造材料を提供しており、これらの構造を活用し、自然がまだ出会っていない新しい材料を構築するように説得することが目標。

要約

自然の美しい素材
自然は、アワビの殻など、地質学的な対応物質よりも3000倍も強靭な素材を作り出す能力を持っています。これらの素材はナノスケールで形成され、遺伝情報によってコード化されたタンパク質を使用して複雑な構造を構築します。目標は、バッテリーや太陽電池などの非生物的な構造に、アワビの殻と同じ能力を持たせることであり、非毒性の化学物質を使用し、有害物質を残さないことです。

生物の潜在能力を活用する
細菌やウイルスなどの単純な生物と協力することで、私たちにとって重要な構造物を作り出すことが可能です。地球の始まりを振り返ると、生命が現れるまで10億年、硬い材料を作る方法を学ぶまでにさらに5000万年かかりました。アイデアは、生物に周期表の他の要素と協力して、ナノ構造の構造物を作り出すことです。これを目的として、太陽電池やバッテリーの構築などの目的に生物を説得することです。

DNAとタンパク質の役割
自然は既にDNA、抗体、タンパク質、リボソームなどのナノ構造材料を提供しています。目標は、これらの構造を活用し、自然がまだ出会っていない新しい材料を構築するように説得することです。例えば、アワビの殻は、特定のアミノ酸の化学的な配列を持つタンパク質によって構築されており、これが構造の設計図となっています。アイデアは、周期表上の任意の元素に対応するDNA配列を見つけ、それをタンパク質配列にコード化して新しい構造を構築することです。

ウイルスを用いた材料工学
非毒性のM13バクテリオファージというウイルスを使用することで、ランダムなタンパク質配列を発現するウイルスを設計することが可能です。周期表上の目的の元素と相互作用するウイルスを選択することで、バッテリーや半導体、クリーンエネルギー用の材料を育成することが可能です。ウイルスは増幅され、バッテリーや光触媒システムなどの構造体に自己組織化されることができます。このアプローチにより、高出力のバッテリーや効率的な太陽電池の開発が可能となり、ウイルスを用いた材料工学の潜在能力を示しています。

▼今回の動画