2018 Fiscal Year Research-status Report
付着珪藻の生物皮膜形成メカニズムに基づく新規防汚性表面微細構造の開発
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18K05812
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| Research Institution | Asahikawa Medical College |
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Principal Investigator |
室崎 喬之 旭川医科大学, 医学部, 助教 (40551693)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 防汚 / 高分子材料 / 表面微細構造 / 付着珪藻 / バイオフィルム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生物皮膜を形成する付着珪藻などの付着を防ぐ為、有機スズ化合物に代表される殺生作用のある防汚塗料が広く用いられてきた。しかしこれら防汚塗料の毒性は海洋において高い環境負荷となっている。既存の殺生剤に代わる低環境負荷型の防汚技術として表面の性状を利用したもの（表面微細構造、低弾性材料）が近年注目されてきている。本研究では付着基質表面の弾性的・幾何的特徴と生物皮膜形成との関係に着目し、生物皮膜形成メカニズムに基づく低環境型の防汚材料の創製を目指す。
本年度は付着生物として数種類の付着珪藻を用い、表面微細構造上におけるこれら付着珪藻の付着挙動と増殖過程の解析を行った。孔径の異なるハニカム状多孔質表面微細構造上にて付着・培養した付着珪藻を実体顕微鏡及び電子顕微鏡（SEM）を用いて観察を行った。用いた付着珪藻（Navicula sp., Navicula ramosissima, Amphora, Licmophora sp., Cocconeis sublittoralis )の付着の様子について以下に示す。
Navicula sp.とNavicula ramosissimaの付着箇所は実体顕微鏡でみた場合、茶褐色としてはっきり捉えることができ、電子顕微鏡での観察結果をみても他のサンプルに比べ明らかに付着数が多い結果となった。またNavicula ramosissimaの場合には一方向に個体が連なった状態の付着形態が観察された。一方Amphora, Licmophora, Cocconeis sublittoralisの場合、Navicula２種と比べ付着数が少なくSEMを用いなければ付着を確認することが困難であった。付着数が少ない付着珪藻は増殖に長い時間を要するケースと剥離が容易に進むケースが考えられる。実際、Amphoraでは純水を用いた洗浄前後で付着個体の剥離が認められた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
付着珪藻の培養を行ったところ、当初の予想に反し付着珪藻の増殖速度が非常に遅い結果となった。そのため人工気象機内での付着珪藻の増殖条件の検討が追加で必要となった。結果として培養温度が室温を上回ると増殖が非常に遅いこと、また照射する光源が増殖には強すぎることが示唆された。最も付着数が多く付着後の剥離が起こりづらかったNavicula sp.の場合でも基板間での付着の差が大きく見られるまで一ヶ月程度かかる見込みなので次年度は計画的に培養を試みる予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は孔径の異なるハニカム状多孔質膜表面での解析を試みた。次年度はフォトリソグラフィなどの手法を用いてサイズの異なるピラー構造、ディンプル構造などの表面を作製する。また用いる材料として硬いポリマーであるポリスチレンや柔らかいポリジメチルシロキサンを用い種々の構造体を作製する。それら微細構造表面での付着珪藻の付着挙動・増殖過程の解析を試みる。本年度の結果より特にNaviculaは付着力が強くサンプル処理後の剥離もあまり見られなかったので、これを主な付着珪藻として付着実験に用いる。またNaviculaは表面に付着物質とみられる粘液様物質を認められたので、増殖後にその粘液量についても評価を行う。また、付着時にみられる付着珪藻の滑走運動や付着後の付着面積率について画像解析ソフトを用いた解析を試みる。
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| Causes of Carryover |
（理由）
付着珪藻の培養条件検討に時間を要し、当初予定していた表面微細構造上での付着珪藻の滑走運動の観察に係る支出が少なかった為。
（使用計画）
表面微細構造作製の材料費として50万円程度、付着珪藻滑走運動解析の為の画像解析ソフトウェアに５０万円程度の物品費を見積もっている。
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