2017 Fiscal Year Research-status Report
バイオフィルム生成超初期過程の走査型イオン伝導顕微鏡その場観察
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16K06819
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| Research Institution | Suzuka National College of Technology |
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Principal Investigator |
平井 信充 鈴鹿工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (50294020)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
兼松 秀行 鈴鹿工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (10185952)
生貝 初 人間総合科学大学, 人間科学部, 教授(移行) (60184389)
岩田 太 静岡大学, 電子工学研究所, 教授 (30262794)
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| Project Period (FY) |
2016-10-21 – 2019-03-31
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| Keywords | バイオフィルム / 走査型イオン伝導顕微鏡 / 走査型プローブ顕微鏡 / 表面 / 枯草菌 / 常在菌 / 液中その場観察 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
バイオフィルムとは、水のあるあらゆる場所に存在しており、自然界にも広く存在する。細菌の作用により各種材料表面に膜状に形成され、様々な悪影響を引き起こす。例えば、金属表面に形成されると腐食、歯の表面に形成されると虫歯、病院内で形成されると院内感染の原因となる。そのため、バイオフィルムの生成を抑制する材料の開発が強く望まれているものの、材料との相互作用の影響を最も受けるバイオフィルム生成の超初期過程について、その観察手法は確立されていないのが現状である。昨年度、ガラス基板上に形成した常在菌バイオフィルムについて、走査型イオン伝導顕微鏡（Scanning Ion Conductance Microscopy : 以下SICM）を用いて、生理食塩水中にうおける形態の観察に成功した。今年度は、単一菌である枯草菌を用いて、SICMによる生理食塩水中枯草菌バイオフィルムの形態の観察を試みた。
枯草菌(MSQ15202) と培養液Trypticase Soy Brothを使用した。SICM観察に用いる枯草菌バイオフィルムは以下の手順で作製した。普通寒天培地から枯草菌をニクロムループで1コロニー釣菌し、培養液50mlを用いて菌液を作製した。この菌液を大気雰囲気下培養器中(設定温度30℃)で24h静置した。1日培養した菌液は液面に菌膜を形成しているため、菌膜を取り除いた後、ピンセットを用いてガラス板を菌液に浸漬し、すぐに菌液から取り出した。菌液から取り出したガラス板はプラスチックシャーレの中に入れ、再び大気雰囲気下の培養器中(設定温度30℃)で24h培養し、ガラス表面上に枯草菌バイオフィルムを形成させた。その後SICMに導入し生理食塩水中において表面観察を行った。その結果、平坦なガラス基板上に、とぎれとぎれではあるが線が絡み合ったような構造を有するバイオフィルムの観察に成功した。
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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
平成２９年度までの計画として挙げていた、常在菌および単一菌でのSICM観察にすでに成功してしている。また、基板種についてはガラス基板、透明プラスチック基板の両方で観察に成功しており、さらに、水中でバイオフィルムが崩壊する過程の観察にも成功しており、おおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
枯草菌（単一菌）でのSICM観察法の確立に成功したが、そこで得られた知見を活かして、今後他の単一菌（海洋性細菌等）のSICM観察手法の確立を目指す。 また、平成３０年度の計画として予定していた、常在菌バイオフィルムないし単一細菌バイオフィルムの溶解過程の観察はすでに一部成功しており、今後さらに詳細を明らかにする。更に、今までに得られた知見について複数の論文誌に投稿を行う。
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| Causes of Carryover |
既に、枯草菌（単一菌）でのSICM観察法の確立に成功し、研究申請書に挙げた最低限の目標は達成したが、そこで得られた知見を活かして、次年度、今後他の単一菌（海洋性細菌等）のSICM観察を行い、単一菌のSICM観察法の一層の確立を目指すために、資金を次年度に繰り越すことにした。
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[Journal Article] Biofilm Formation Behaviors on Graphene by E. coli and S. epidermidis2017
Author(s)
Hideyuki Kanematsu, M Sato, Kodai Shindo, Dana M. Barry, Nobumitsu Hirai, Akiko Ogawa, Takeshi Kogo, Yuichi Utsumi, Akinobu Yamaguchi, Hajime Ikegai, Yoshimitsu Mizunoe
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Journal Title
ECS Transaction
Volume: 80
Pages: 1167-1175
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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