2016 Fiscal Year Research-status Report
鉄鋼材料表面に形成されたバイオフィルムの鉱物化に関する研究
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15K06530
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| Research Institution | Suzuka National College of Technology |
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Principal Investigator |
生貝 初 鈴鹿工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (60184389)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平井 信充 鈴鹿工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (50294020)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 生体鉱物化 / 緑膿菌 / バイオフィルム / 微生物腐食 / 藍鉄鉱 / Brevundimonas diminuta |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）緑膿菌のバイオフィルム（BF）が形成された炭素鋼（SS400）試験片をSPring-8 の放射光を用いてコンピュータ断層撮影し、微生物腐食（MIC）とBFの生体鉱物化を３D可視化した。今回、これらのデータを基にして、SS400の表面に発生した微生物腐食（MIC）とSS400の表面を覆うBFの凹凸構造を比較し、以下の結果を得ることができた。BFの凸部分に周囲を囲まれた凹部分の直下にMICが発生しやすいことが明らかになった。さらにMICはBFの凹部分を囲んでいる凸部分の周縁にも発生していることがわかった。これら２つの結果から緑膿菌BFによって引き起こされたSS400のMICは、従来の酸素濃淡電池説、すなわち嫌気状態がもっとも高いBFの凸部分の頂点の真下にある金属表面からMICが発生し拡大していくという考え方では説明できない現象だった。寧ろ酸素濃淡電池はBFの凸部分の根元で形成され、ここを起点にSS400のMICが発生し拡大するように思われた。研究成果の一部は、日本防菌防黴学会第43回年次大会で発表した。
（２）これまでシュードモナス属に分類されていたマグネシウム要求性の環境細菌Brevundimonas diminuta（NBRC3140、NBRC13181、NBRC14213、NBRC12697）のBF形成能について検討した。培地中に硫酸鉄が存在すると、NBRC12697を除く３菌種のBF形成が高まることが明らかになった。次に、これらB. diminutaのSS400に対するBF形成能を調べたところ、NBRC14213とNBRC12697が試験片表面にBFを形成することがわかった。
（３）緑膿菌は純鉄表面でも炭素鋼（SS400）と同程度のBFを形成することがわかった。このことから、緑膿菌は鉄鋼材料表面にBFを形成しやすい細菌であることが明らかになった。
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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
緑膿菌BFによる鉄鋼材料の初期MICの発生機構について形態学的観点から研究することができた。その結果、酸素濃淡電池によるMICの発生機構に関して新しい知見が得られた。また緑膿菌以外の細菌で鉄鋼材料の表面に大量にBFを形成する細菌としてPseudoalteromonas属をこれまで報告してきたが、今年度新たにBrevundimonas diminutaを見つけることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）培地のみに浸漬したSS400表面にはリン酸鉄の化合物は検出されないので、緑膿菌BFの生体鉱物化は、菌体に含まれる生体分子が作用していると考えられる。そこで、最終年度は、どのような生体分子が緑膿菌BFの生体鉱物化に関与しているのか調べる。
（２）セラチア・マルセッセンスや腸球菌をSS400試験片と共に培養し、試験片表面に生体鉱物化が起きるかどうか検討する。また、B. diminutaは培地中にマグネシウムを添加しないと増殖しない細菌である。そこでマグネシウム試験片をB. diminutaと共に培養し、マグネシウム試験片表面に生体鉱物化（マグネシウム化合物の生成）が起きるかどうか検討する。なお、マグネシウム試験片を培地中に浸漬すると、水酸化マグネシウムが生成され、培地のpHがアルカリになった。予備実験において、B. diminutaを培養すると、48時間後に培地のpHは7から9に上昇した。またマグネシウム試験片を浸漬した培地のpHは7から10に上昇した。しかしながら、これらの中でB. diminutaは死滅せずに増殖することがわかった。したがって培地がアルカリになっても実験ができると考えられるので、平成29年度においてこの研究課題（マグネシウム試験片表面における生体鉱物化）を取り進める。
（３）本科学研究費助成事業によって行われた研究成果を取りまとめ、論文化や学会発表を行う。
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| Causes of Carryover |
プラスチック製品やガラス製品等の消耗品の使用量が少なかった。また、英文校閲や別冊代に使用する予算を使用しなかったことが、次年度使用額が生じた主な理由である。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
物品費は、試薬・プラスチック製品・ガラス製品・金属試験片などの購入に使用する予定である。旅費は、研究打ち合わせや研究成果の発表を行う経費として使用する。人件費およびその他の予算は、学術論文を投稿する経費として使用する予定である。
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