廃水処理における除去メカニズム解明のためのウイルスの視覚的・特異的検出技術の開発
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22K18818
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 22:Civil engineering and related fields
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
久保田 健吾 東北大学, 環境科学研究科, 准教授 (80455807)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐野 大輔 東北大学, 工学研究科, 教授 (80550368)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | 視覚的検出技術 |
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| Outline of Research at the Start |
生物学的廃水処理におけるウイルス除去機構は未解明である。廃水処理活性汚泥中に存在する微生物による吸着が、ウイルス除去に一役買っていることを示唆する結果が報告されている。一方で、微生物やウイルスの多くが人為的に培養できないことを踏まえると、微生物とウイルスの結合性を調べるためには、視覚的に検出・同定する方法が必要である。そこで本研究では、活性汚泥における微生物とウイルスの結合性を視覚的に明らかにするために、ウイルスを培養に依らず特異的に検出可能な技術を開発する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
廃水処理汚泥における視覚的な微生物検出において、その空間分布の可視化は数十μm程度の汚泥切片を作成することで行われる。一方で、３次元的な廃水処理汚泥の形状から得られる情報は多い。そのため、廃水処理汚泥中の微生物の可視化に際しては、非破壊で形状を維持したままの可視化が望ましい。そこで廃水処理汚泥を3次元的に、非破壊で可視化する手法の開発を行った。具体的には微生物細胞への特定元素標識と吸収端X線による元素識別を組み合わせた新たな廃水処理汚泥の3次元可視化手法の確立である。
廃水処理汚泥のCT測定のための準備として、汚泥の物理的固定法と標識元素の吸収端エネルギーを用いた検出方法について検討した。サンプルのドリフトを防ぐための処理として、エポキシ樹脂による包埋を行った。微生物細胞に標識した特定元素の検出特性については、オスミウムと金について検討した。2種類の純菌の混合物を対象として、微生物細胞に標識した特定元素の検出を行ったところ、オスミウムの特異的検出に成功した一方で、金は、gold-ISH法により特異的に標識した条件において、差分が明確には得られなかった。XRFおよびSEM-EDX分析では金のシグナルが確認されたため、金は微生物細胞に標識されていたが、減算法による特異的検出に必要な密度まで達しなかったと考えられる。続いてオスミウムにより染色したグラニュール汚泥を放射光X線μCT撮影に供し、特異的可視化を実施した。その結果、グラニュール汚泥中の3次元的な空隙の分布などを視覚的に明らかにすることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
前年度検討した技術に関する論文が受理された。3次元可視化に成功するなど技術的進捗は見られた一方で、特異的な検出をするためにはさらなる高感度化が必要であるなど、課題も抽出できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
3次元可視化に注力したため大きな進捗のなかった、予定していた長鎖プローブを用いた検出系について検討を行い、電子顕微鏡での検出を試みる。
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Report
(2 results)
Research Products
(2 results)
