2019 Fiscal Year Annual Research Report
Fundamental study for sensitivity to exopolymeric substances of graphene in organisms and its applicability to sensors
Project/Area Number |
17K06826
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Research Institution | Suzuka National College of Technology |
Principal Investigator |
兼松 秀行 鈴鹿工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (10185952)
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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, 教授 (50294020)
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Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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Keywords | バイオフィルム / 細胞外重合物質 / EPS / グラフェン / バイオフィルムセンサー / 二層グラフェン / インピーダンス / スピン共鳴 |
Outline of Annual Research Achievements |
バイオフィルムは細菌の活動によって材料表面に形成される薄膜状の物質であるが,医療から腐食現象まで,様々な問題を引き起こすことが知られており,その解決,対策は重要である.そのためには,バイオフィルムを的確にモニタリングすることが重要と考える.本研究では,新素材グラフェンに注目し,バイオフィルムセンサーとしての適用を考え検討を重ねた.初年度は(2017年度),単層グラフェンのバイオフィルム感受性を中心に検討した.2016年にグラフェンの高いバイオフィルム感受性を研究室で発見していた.これを元に,初年度は,バイオフィルム形成を様々な手法を用いて確認を行い,同じ炭素材料でもグラファイトに比べてさらに高いバイオフィルム感受性を示すことを確認した.次年度(2018年度)は,グラフェンのバイオフィルム感受性の評価方法の一つであるクリスタルバイオレットによる染色法に注目し,これを用いたモニタリングの可能性を検討した.この方法は,JIS, ISO化が検討されている方法であり,工業現場において実余暇が可能となる可能性があった.染色によって得られた色空間における数値が,バイオフィルム形成能と比較的良い相関を示したため,この手法を用いたモニタリングは可能であると判断している.しかし,in-situなモニタリングは困難である.これに対して最終年度はグラフェン界面のインピーダンス変化に注目した.バイオフィルムを形成させた試料を,開発したジグを解して界面のインピーダンスを測定した.容量と周波数の関係に注目し,一連の測定を行い,一定の周波数で,ピークが得られることが明らかとなった.これは誘電損失に関する現象であり,バイオフィルム中のEPS(細胞外重合物質)が電磁波を非可逆的に吸収してスピン共鳴が起こることに起因すると考えている.
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Research Products
(68 results)
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[Journal Article] In-situ detection based on the biofilm hydrophilicity for environmental biofilm formation2019
Author(s)
Nobuyuki Tanaka, Takeshi Kogo, Nobumitsu Hirai, Akiko Ogawa, Hideyuki Kanematsu, Junko Takahara, Akane Awazu, Nobuko Fujita, Yoshihide Haruzono, Shunji Ichida, Yo Tanaka
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 9
Pages: 1-11
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Graphene Dispersed Silane Compound Used as a Coating to Sense Immunity from Biofilm Formation2019
Author(s)
Hideyuki Kanematsu, Ryoichi Nakagawa, Katsuhiko Sano, Dana M. Barry, Akiko Ogawa, Nobumitsu Hirai, Takeshi Kogo, Daisuke Kuroda, Noriyuki Wada, Seung-Hyo Lee, Yoshimitsu Mizunoe
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Journal Title
Medical Devices and Sensors
Volume: 1
Pages: 1-16
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Biofilms By E.coli & S.Epidermidis and Its Sensing Possibility By Graphene-Dispersed Silane Coating2019
Author(s)
Hideyuki Kanematsu, Ryoichi Nakagawa, Katsuhiko Sano, Dana M. Barry, Reo Itoh, Hirohisa Yamada, Nobumitsu Hirai, Hidekazu Miura, Akiko Ogawa, Takeshi Kogo, Daisuke Koruda, Katsuhiko Tsunashima, Katsumi Katakura
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Journal Title
ECS abstract for the 235th annual convention
Volume: 2
Pages: 3-4
Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Biofilm formation behaviors formed by E.Coli under weak alternating electromagnetic fields2019
Author(s)
Hideyuki Kanematsu, Takaya Katsuragawa, Dana M. Barry, Keiya Yokoi, Senshin Umeki, Hidekazu Miura, Koji Suzuki, Akiko Ogawa, Nobumitsu Hirai, Takeshi Kogo, Daisuke Kuroda, Stefan Zimmerman
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Journal Title
Ceramic Transaction
Volume: 266
Pages: 195-210
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] クリスタルバイオレットを用いた染色によるバイオフィルムの評価2019
Author(s)
三浦英和, 兼松秀行, 高橋美月, 吉武道子, 平井信充, 幸後健, 小川亜希子, 黒田大介, 和田憲幸, 佐野勝彦, 小林敏郎
Organizer
第29回日本MRS年次大会
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[Presentation] 金属材料上に形成されるバイオフィルムの電気化学的モニタリングについて2019
Author(s)
伊藤玲旺, 兼松秀行, 小垣翔, 平井信充, 幸後健, 山田裕久, 片倉勝巳, 綱島克彦, 三浦英和, 小川亜希子, 和田憲幸, 黒田大介
Organizer
第29回日本MRS年次大会
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[Presentation] イオン液体から作製されたポリマーブラシとそのバイオフィルム形成/成長挙動について2019
Author(s)
大泉敦也, 兼松秀行, 佐藤涼, 佐藤貴哉, 上條利夫, 本間彩夏, 綱島勝彦, 平井信充, 幸後健, 小川亜希子, 黒田大介
Organizer
第29回日本MRS年次大会
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[Presentation] CVDグラフェンとバイオフィルム感受性について2019
Author(s)
兼松秀行, 中川遼一, 斉藤開, 三浦英和, 石原正統, 伴雅人, 平井信充, 幸後健, 小川亜希子, 黒田大介, 和田憲幸, 佐野勝彦, 小林敏郎, Dana M. Barry
Organizer
第29回日本MRS年次大会
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[Presentation] Interaction between Graphene Surfaces and Extracellular Polymeric Substances of Biofilms2019
Author(s)
Hideyuki Kanematsu, Ryoichi Nakagawa, Dana M. Barry, Katsuhiko Sano, Masatou Ishihara, Masahito Ban, Noriyuki Wada, Nobumitsu Hirai, Akiko Ogawa, Takeshi Kogo, Daisuke Kuroda
Organizer
Materials Science and Technology 2019 (MS&T 2019)
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] イオン液体を用いたポリマーブラシコーティング上への環境常在菌によるバイオフィルム形成挙動とその除去について2019
Author(s)
兼松秀行, 大泉敦也, 佐藤涼, 佐藤貴哉, 上條利夫, 本間彩夏, 綱島勝彦, 平井信充, 幸後健, 小川亜希子, 黒田大介
Organizer
第140回表面技術協会講演大会(福岡工業大学)
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[Presentation] Biofilms formed on implanted materials and the analysis of the components: From the viewpoint of correlation between organic polymers and materials.2019
Author(s)
Kanematsu, Hideyuki, Barry, Dana M, Hirai, Nobumits, Ogawa, Akiko, Wada, Noriyuki, Kogo, Takeshi, Kuroda, Daisuke
Organizer
4th International Conference on Innovations in Biomaterials, Biomanufacturing, and Biotechnologies (Bio4)
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Organic Contamination on Ionic Liquid Polymer Brush and Its Analysis By Raman Spectroscopy2019
Author(s)
Hideyuki Kanematsu, Atsuya Oizumi, T.Sato, T.Kamijo, S.Honma, D. M.Barry, A.Ogawa, N.Hirai, T.Kogo, D.Kuroda, K.Tsunashima, M.Yoshitake
Organizer
the 235th convention of ECS Inc. Sheraton Hotel & Convention Center
Int'l Joint Research
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[Presentation] Biofilms By E.coli & S.Epidermidis and Its Sensing Possibility By Graphene-Dispersed Silane Coating2019
Author(s)
Hideyuki Kanematsu, Ryoichi Nakagawa, Katsuhiko Sano, Dana M. Barry, Reo Itoh, Hirohisa Yamada, Nobumitsu Hirai, Hidekazu Miura, Akiko Ogawa, Takeshi Kogo, Daisuke Kuroda, Katsuhiko Tsunashima, Katsumi Katakura
Organizer
The 235th convention of ECS Inc. Sheraton Hotel & Convention Center, Dallas, TX, the USA
Int'l Joint Research
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[Presentation] Electrochemical Behaviors of Some Metallic Materials during Biofilm Formations in LB Liquid Culture with Escherichia coli2019
Author(s)
Hideyuki Kanematsu, Akito Tazaki, Reo Itoh, Hirohisa Yamada, Dana M. Barry, Nobumitsu Hirai, Akiko Ogawa, Takeshi Kogo, Daisuke Kuroda, Katsuhiko Tsunashima, Katsumi Katakura
Organizer
The 235th Convention of ECS Inc. Hotel Sheraton & Convention Center, Dallas Downtown
Int'l Joint Research
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