2020 Fiscal Year Research-status Report
微生物を含むリキッドマーブルを気相中マイクロリアクターとする生体ファイバーの合成
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18K04830
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| Research Institution | Nara National College of Technology |
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Principal Investigator |
直江 一光 奈良工業高等専門学校, 物質化学工学科, 教授 (00259912)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
今井 正直 日本大学, 生物資源科学部, 教授 (80193655)
澤井 淳 神奈川工科大学, 応用バイオ科学部, 教授 (80288216)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | リキッドマーブル / バクテリアナノファイバー / マイクロリアクター |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、微小なリキッドマーブル集合体を好気性微生物用のマイクロリアクターとして利用した新規のバクテリアナノファイバー生産システムの構築を目指している。そこで、2020年度は以下の項目について研究を実施した。
1) 前年度において明らかにした好気性微生物の培養媒体としてのリキッドマーブル(LM)系の優位性を元に、バクテリアファイバー(BF)産生モデル菌として酢酸菌を用い、本系における培養とそのBF産生について検討した。まず、LM内で前年度に得られた条件にて酢酸菌を培養した。培養後のLMを洗浄したところ、LMと同形状のゲル状物質が回収された。これは酢酸菌によって産生されたBFがハイドロゲルの状態で得られたと考えられる。そこで、得られたハイドロゲルを乾燥し、電子顕微鏡で観察したところ、セルロース繊維を確認した。このように本系において好気性の酢酸菌によるBFの産生に成功した。また、LMコア液量の影響について検討したところ、コア液量の増大に伴い、より大きなBFゲルが形成され、ゲルサイズの制御が可能であることが示された。
2) LM系におけるBFの産生条件について検討した。コア液量を変化させた時のLM1個あたりのBF産生量を求めたところ、コア液量の増加に伴い、BF産生量は増加した。また、培養時間とともにBC産生量は増加し、本培養条件においてBF産生量は4日間で一定となった。さらにBF産生速度を算出したところ、LM系におけるBF産生速度は一般的な試験管培養に比べて4倍以上となった。このことはLM群を用いることにより、従来のフラスコ等による静置培養に比べ、高効率でのBF生産が可能となることを示している。
3) 産生BFの電子顕微鏡による観察を行なった。LM系で産生されたBFは、試験管によるBFに比べ、繊維が太く、より網目状の構造を有し、本系において特有のBFが産生されていることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
2020年度では、上述の概要に示すように、成果として(1) リキッドマーブル(LM)系においてバクテリアファイバー(BF)産生モデル菌の酢酸菌を培養し、BFの産生を行なった。酢酸菌によって産生されたBFはハイドロゲルの状態で得られた。電子顕微鏡観察によりセルロース繊維を確認した。このように本系において好気性の酢酸菌によるBFの産生に成功した。また、コア液量の増大に伴い、より大きなBFゲルが形成され、ゲルサイズの制御が可能であることを明らかにした。(2) LM系におけるBFの産生条件について検討した。コア液量の増加に伴い、BF産生量は増加した。また、培養時間とともにBC産生量は増加し、本培養条件においてBF産生量が一定となる期間を見出した。さらにLM系におけるBF産生速度は一般的な試験管培養に比べて4倍以上となることを明らかにした。(3) 産生BFの電子顕微鏡による評価を行ない、LM系で産生されたBFが、試験管によるBFに比べ、繊維が太く、より網目状の特有な構造を有することを示した。このようにLM系を用いたBF産生条件について有益な知見が得られたが、新型コロナウィルス蔓延により所属機関が閉鎖され、実験の遂行が困難となり、当初計画の(4)リキッドマーブルロータリー培養システムによるBF生産並びに(5)LMからのBF回収に関する検討ができなかった。したがって、当初計画より遅れており、実施期間を1年間延長した。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に引き続き、微小なリキッドマーブル(LM)集合体を好気性微生物用のマイクロリアクターとして利用した新規のバクテリアナノファイバー生産システムの構築を目指す。
具体的には、(1) 前年度に引き続きバクテリアファイバーを産生するモデル好気性微生物として着目した酢酸菌について、LM系におけるバクテリアファイバー産生条件の探索を行うとともに、(2) ロータリー培養システムを用いたバクテリアファイバー産生条件の探索を行う。また、(3) LM系からの産生バクテリアファイバーの回収操作条件についても検討する。これらの知見を基に、新規バクテリアナノファイバー生産システムの構築を目指す。
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| Causes of Carryover |
2020年度、新型コロナウィルス蔓延により所属機関が閉鎖され、実験の遂行が困難となり、当初計画のリキッドマーブルロータリー培養システムによるバクテリアファイバーの生産並びにリキッドマーブルからのバクテリアファイバー回収に関する検討ができなかったため、実施期間を1年間延長した。そこで、次年度使用額は上記項目に関する実験のための試薬や培地成分などの購入に使用する。
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Research Products
(1 results)
